Nghiên ứu hế tạo mô hình máy dập tự động điều khiển mạh điện tử

Trong chế tạo cơ khí nói chung, chuyên ngành chế tạo máy nói riêng đã đạt đợc nhiều thành tựu to lớn trong một số năm qua, các phơng pháp gia công kim loại dựa trên sự biến dạng dẻo củ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ngành: công nghệ cơ khí

nghiên cứu chế tạo mô hình máy dập tự động

LÊ HUY TùNG

Trờng đại học bách khoa hà nội

Ngời thực hiện:KS Lê Huy Tùng

TrờngCĐCN Việt Đức Thái Nguyên -

Hà nội - 2009

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan nh÷ng nghiªn cøu vµ c¸c kÕt qu¶ ®îc tr×nh bµy trong luËn v¨n vµ nh÷ng thùc nghiÖm nµy lµ cña riªng t«i, kh«ng sao chÐp tõ bÊt kú c¸c nghiªn cøu cña ngêi kh¸c

T«i xin hoµn toµn chÞu tr¸ch nhiÖm nÕu sai

T¸c gi¶

Lª huy tïng

Lời cảm ơn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành đến các Thầy

tận tình hớng dẫn, đóng góp nhiều ý kiến và giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này

đợc hoàn thành

Tôi xin chân thành cảm ơn

1 Tính cấp thiết của đề tài

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Khoảng nhiệt độ tạo hình

2.2 ảnh hởng của quá trình tạo hình đến cơ tính của kim loại

Chơng 3: Thiết kế chế tạo Mô hình máy dập tự động điều khiển mạch điện tử

3.1 Thiết kế và chế tạo cơ khí

3.1.1 Th©n m¸y3.1.2 HÖ bµn m¸y

C KÕt luËn chung

Lời nói đầu

Trong bất kỳ một xã hội hay một quốc gia nào,việc nghiên cứu chế tạo ra một sản phẩm mới hay các thiết bị máy móc nhằm thay thế sức lao động cho con

ngời đều là hết sức cần thiết

duy và sáng tạo của con ngời

loại dựa trên sự biến dạng dẻo của vật liệu (gọi tắt là gia công biến dạng dẻo hay gia công áp lực) đã chiếm một vị trí quan trọng với một tỷ trọng ngày càng tăng

chuyên sản xuất bán thành phẩm và tạo phôi nh cán, rèn, kéo, ép đã xuất hiện những phơng pháp cho phép sản xuất ra sản phẩm là những chi tiết hoàn chỉnh

nhằm làm biến dạng kịm loại (nóng hoặc nguội) để đợc các chi tiết và sản phẩm

có hình dạng và kích thớc mong muốn Đây là loại hình công nghệ đang đợc ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều nghành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ô tô, công nghiệp hàng

không, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp quốc phòng, thực phẩm, hoá chất, y tế…

điểm nổi bật hơn hẳn các loại hình công nghệ khác: Có thể hoàn thành công việc phức tạp bằng một động tác đơn giản của máy dập, gia công đợc các chi tiết có

động hoá và đạt năng xuất rất cao, giá thành sản phẩm hạ, tiết kiệm nguyên vật liệu

và tận dụng đợc phế liệu (gia công không phoi), quá trình biến dạng dẻo nguội còn làm tăng độ bền đáng kể của chi tiết gia công

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nghành khoa học khác, công nghệ tạo hình sản phẩm dập đã và đang đợc trang bị bằng các thiết bị hiện đại nhất phục vụ cho việc phát triển và ứng dụng tại các nớc tiên tiến có nền công nghiệp

Tại Việt Nam vào những năm gần đây một số các cơ sở sản xuất, các doanh nghiệp có vốn nớc ngoài và một số viện nghiên cứu cơ khí đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ tạo hình sản phẩm dập cho sản xuất bớc đầu có kết quả Tuy nhiên những máy móc thế hệ mới đang đợc sử dụng trong nớc hiện nay chủ yếu nhập ngoại với giá thành rất đắt và số luợng đang còn rất hạn chế, đa số trong các

loại máy dập thế hệ cũ dùng trong sản xuất đơn chiếc loạt vừa và nhỏ nh : Máy ép

xuất rất thấp, điều kiện làm việc độc hại và nặng nhọc

Trong khuôn khổ một luận văn cao học với mong muốn đợc chế tạo ra một chiếc máy dập tự động dạng mô hình điều khiển bằng mạch điện tử, nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy cũng nh thực nghiệm sản xuất thông qua một số các sản phẩm thông thờng

Luận văn này là cơ hội tốt cho tôi từng bớc rèn luyện khả năng nghiên cứu khoa học, vận dụng lý thuyết vào sản xuất chế tạo, ứng dụng các công nghệ mới vào thực tiễn, đó là tiền đề cho các bớc phát triển của tôi sau này trong giảng dạy cũng nh trong thực hành sản xuất Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn GS.TS Trần Văn Địch, ngời đã chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá

ơn đến các thầy cô đã dạy tôi, xin cảm ơn khoa cơ khí, cảm ơn bộ môn Công nghệ

giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này

Hà Nội tháng 3 năm 2009

Lê Huy Tùng

A Mở đầu

đoạn, nhiều khâu : Khảo sát thị trờng, định hình sản phẩm, nghiên cứu, thiết kế , chế tạo thử, nhận thông tin phản hồi, khảo nghiệm đặc tính kỹ thuật, chuẩn bị sản xuất , chế tạo, lắp ráp, chạy thử,…

thì việc giải quyết hàng loạt công việc phải mang tính chính xác cao và phải đợc thực hiện theo một trình tự bắt buộc Công việc này đòi hỏi thời gian, nhân lực, chi phí đáng kể Đó là công việc liên tục, tiến hành không ngừng do điều kiện cụ thể

và trong các tình huống khác nhau, nó luôn luôn biến động và liên quan đến tính thời sự cùng với quá trình phát triển không ngừng của thế giới, với sự thay đổi của các phần cứng, phần mềm, các cơ cấu chấp hành, các linh kiện lắp ráp,…

Việt Nam là một trong những Quốc gia có nền công nghiệp kém phát triển trong những năm đầu thập niên 60 của thế kỷ trớc, nhng một số năm trở lại đây

khoáng…

cha đủ mà vẫn cần phải tiếp tục phát triển và nghiên cứu chế tạo ra nhiều sản

động đang sử dụng trên thị trờng trong nớc chủ yếu là các máy cơ khí điều khiển theo chơng trình PLC và CNC các loại này hoạt động rất tốt nhng việc thay đổi

năng bán tự động hay tự động hoá với chi phí rẻ hợp túi tiền mà vẫn chủ động thay

đổi chơng trình điều khiển hay sửa chữa kịp thời là hết sức cần thiết

1-Tính cấp thiết của đề tài:

Xuất phát từ lý do, công nghệ dập là công nghệ có rất nhiều các u điểm nổi bật

cũng là những đặc điểm chủ yếu nh :

máy dập Chế tạo đợc các chi tiết có hình dạng phức tạp mà đôi khi các phơng pháp gia công khác không thể thực hiện đợc, hoặc thực hiện rất khó khăn

- Sản phẩm dập có thể sử dụng đợc ngay, không cần qua gia công cắt gọt lại

có độ bền vững cao

- Tiết kiệm đợc nhiều nguyên vật liệu (gia công không phoi)

- Năng xuất cao, thuận lợi cho quá trình cơ khí hoá và tự động hoá

- Ngời Công nhân điều khiển máy không cần có trình độ cao

- Năng xuất cao, giá thành hạ

mô hình máy dập tự động phục vụ cho việc giảng dạy, từ đó làm cơ sở nghiên cứu nâng cấp các thế hệ máy cũ thành bán tự động hoặc tự động là việc cần làm của mỗi Kỹ s Chế Tạo Máy chúng ta hiện nay

- Nghiên cứu chế tạo ra một máy dập tự động dới dạng mô hình (Máy Dập Mi Ni) có khả năng hoạt động nh một máy thật, tạo ra đợc một sản phẩm ứng dụng vào thực tế

dáng công nghiệp và đạt đợc một số chỉ tiêu về kỹ thuật nhất định

- Chi phí hợp lý, có khả năng ứng dụng cao trong thực tế

- Tập chung nghiên cứu kết cấu chung của các loại máy dập đã và đang sử dụng trên thị trờng từ đó làm cơ sở thiết kế chế tạo hợp lý

- Nghiên cứu chế tạo khuân dập liên tục phục vụ sản xuất

- Tham khảo tìm tòi nghiên cứu chế tạo bộ điều khiển cho máy

2.1 Khoảng nhiệt độ tạo hình

2.2 ảnh hởng của quá trình tạo hình đến cơ tính của kim loại

Chơng 3: Thiết kế chế tạo Mô hình máy dập tự động điều khiển mạch điện tử

3.1 Thiết kế và chế tạo cơ khí

3.1.1 Thân máy3.1.2 Hệ bàn máy3.1.3 Đầu dập ( con trợt)3.1.4 Các chi tiết điển hình

3.1.5 Khu«n dËp 3.2 ThiÕt kÕ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn

3.2.1 M¹ch ®iÒu khiÓn 3.2.2 LËp tr×nh ®iÒu kiÓn

B nội dung chính Chơng 1 Tổng quan về công nghệ tạo hình kim loại tấm trên máy dập:

1.1 Bản chất, vị trí, đặc điểm và phạm vi ứng dụng

* Bản chất:

bao gồm nhiều quy trình công nghệ làm biến dạng dẻo cỡng bức các tấm phôi kim loại, tạo nhiều loại sản phẩm khác nhau (trong đó có những sản phẩm có hình dáng rất phức tạp, nhẹ và bền)

-Do phôi dập chủ yếu là những tấm, dải, băng kim loại hay vật liệu phi kim

dễ biến dạng nên quá trình gia công thờng đợc tiến hành ở trạng thái nguội Vì thế dập tấm nhiều khi còn đợc gọi là dập nguội So với các phơng pháp gia công kim loại khác dập tấm là một phơng pháp gia công tiên tiến có những u điểm sau:

- Thực hiện những nguyên công phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị, cho phép chế tạo những chi tiết rất phức tạp mà các phơng pháp gia công khác rất khó khăn hoặc không thực hiện đợc

- Sản phẩm đợc chế tạo có độ chính xác cao, thờng không phải gia công cơ khí vẫn đảm bảo lắp lẫn tốt

- Chế tạo đợc các sản phẩm có độ bền và cứng vững cao, gọn nhẹ và ít tốn vật liệu, phế liệu tơng đối nhỏ

- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá, đạt năng suất chế tạo rất cao (có thể tới 3 ữ 4 vạn chi tiết trong một ca sản xuất), thích hợp với loại hình sản xuất hàng khối đảm bảo giá thành của sản phẩm chế tạo thấp

- Thao tác dập tấm trên máy tơng đối đơn giản, không đòi hỏi phải có công nhân trình độ kỹ thuật cao

* Phơng hớng phát triển:

Ngày nay ngành dập tấm đang đợc phát triển mạnh mẽ theo phơng hớng sau đây:

cho các chi tiết đúc và rèn để giảm bớt gia công cắt gọt

đơn giản và khuôn dập vạn năng rẻ tiền

- Giảm bớt tiêu hao vật liệu bằng cách thiết kế các sản phẩm có tính công nghệ tốt, nghiên cứu cách xếp hình hợp lý, tận dụng phế liệu, nâng cao độ chính xác khi tính toán, thiết kế phôi

- Nâng cao độ chính xác của sản phẩm dập (đến cấp chính xác 3, 4)

- Dùng dập nguội để lắp ghép các chi tiết thành phẩm

- Nâng cao tuổi thọ của các khuôn dập, nhất là đối với các khuôn dập dùng trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối

- Tăng năng suất lao động bằng cách cơ khí hoá và tự động hoá quá trình dập

Ngày nay dập tấm đợc dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt ngành chế tạo máy bay, máy nông nghiệp, ô tô, thiết bị điện và đồ dân dụng, ví dụ

tới 85 ữ 90%

Hiện tại phạm vi dập tấm đã đợc mở rộng Bằng dập tấm đã có thể chế tạo

đợc những sản phẩm rất lớn (kích thớc tới 10 m), cắt đợc tấm dày tới 25 mm,

đột lỗ trên tấm dầy đến 35 mm, dập vuốt tấm dầy đến 20 mm, uốn nguội vật liệu dày 100 mm, cũng nh gia công đợc những sản phẩm tinh xảo có kích thớc rất nhỏ (khí cụ điện tử, radio .) Vật liệu dùng để dập tấm rất đa dạng gồm thép cacbon, thép hợp kim thấp, đồng và hợp kim đồng, nhôm và hợp kim nhôm, niken

và hợp kim niken, thiếc, chì và một số vật liệu phi kim nh giấy, các tông, êbônit, fip, amiăng, da

- Trên thực tế có tới hàng mấy trăm phơng pháp biến dạng khác nhau và trong mỗi phơng pháp đồng thời xuất hiện nhiều trạng thái ứng suất khác nhau, chúng biến đổi trong quá trình biến dạng Bởi vâỵ chỉ có thể cắc cứ vào những ứng suất các tác dụng chủ yếu đối với quá trình biến dạng, lấy đó làm tiêu chuẩn để

đánh giá các phơng pháp biến dạng Dựa trên quan điểm này có thể phân chia các phơng pháp biến dạng thành 5 nhóm lớn sau đây:

Quá trình công nghệ là toàn bộ các tác động trực tiếp làm thay đổi hình dạng , kích thớc, tính chất và trạng thái của phôi ban đầu để đạt đợc mục đích nào đó Quá trình công nghệ bao gồm những nguyên công và đợc sắp xếp theo một trình

tự nhất định

Dập tấm là một phần của quá trình công nghệ bao gồm nhiều nguyên công công nghệ khác nhau nhằm làm biến dạng kim loại tấm để nhận đợc các chi tiết các hình dạng và kích thớc cần thiết với sự thay đổi không đáng kể chiều dày của vật liệu và không có phế liệu ở dạng phôi Dập tấm thờng đợc thực hiện với phôi

ở trạng thái nguội( nên còn đợc gọi là dập nguội) khi chiều dày của phôi nhỏ

( thờng S ≤ 4mm) hoặc có thể phải dập với phôi ở trạng nóng khi chiều dày của vật liệu lớn

* Vị Trí:

Gia công kim loại bằng áp lực là môn khoa học ứng dụng các nghiên cứu lý thuyết, các quy luật vận động, các phơng pháp và phơng tiện tạo hình bán thành phẩm và các chi tiết kim loại, hợp kim nhờ biện pháp biến dạng dẻo( gia công không phôi) Vị trí của quá trình biến dạng dẻo trong bảng phân loại các phơng pháp công nghệ ban đầu đợc trình bày trong hình 1.1

Nhóm 1 Quá trình tạo hình chi tiết bằng cách loại bỏ vật liệu thừa từ khối

nhất định để tạo cho phôi có hình dạng và đặc điểm cần thiết theo yêu cầu ( bằng gia công cơ, hoặc xử lý bằng điện hoá, các phơng pháp gia công bằng điện vật lý, bằng nấu chảy, bằng cách cho bay hơi v.v ) Cơ tính của chi tiết trong trờng hợp

Nhóm 2.Tạo hình chi tiết từ các phần tử rời rạc (ép chảy vật liệu dạng hạt,

1)

Nhóm 3 Tạo hình chi tiết từ kin loại nóng chảy Cơ tính của chi tiết khi đó

Nhóm4 Quá trình tạo hình chi tiết trên cơ sở ứng dụng khả năng của kim

loại và hợp kim trong điều kiện xác định không thuận nghịch Thay đổi hình dạng phôi mà không làm phá huỷ ( gia công kim loại bằng biến dạng dẻo hay còn gọi là

Nhóm 5 Quá trình tạo hình chi tiết và cụm chi tiết có hình dạng phức tạp từ

tổ hợp các phần tử cơ sở bằng phơng pháp tạo liên kết giữa các phần tử ( hàn, biến dạng dẻo) , (σct / σph -> 1)

H×nh 1.2 Ph©n lo¹i nguyªn lý nh÷ng øng dông khoa häc cña c«ng nghÖ gia

c«ng vµ vÞ trÝ cña gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc

Trong c¸c qu¸ tr×nh trªn, chØ cã c¸c qu¸ tr×nh thuéc nhãm 4 lµ t¹o ®îc s¶n phÈm cã c¬ tÝnh lín h¬n c¬ tÝnh cña ph«i ban ®Çu Qu¸ tr×nh c¬ b¶n cña gia c«ng

C«ng nghÖ s¶n

xuÊt chÕ t¹o m¸y

Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt

kim lo¹i vµ hîp kim

(Ho¸ - lý kim lo¹i

vµ hîp kim)

Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt kim lo¹i vµ hîp kim (Ho¸ - lý kim lo¹i

vµ hîp kim)

Qu¸ tr×nh chÕ t¹o chi tiÕt tõ vËt liÖu rêi

Qu¸ tr×nh chÕ t¹o chi tiÕt tõ kim lo¹i nãng ch¶y

Qu¸ tr×nh chÕ t¹o chi tiÕt b»ng biÕn d¹ng dÎo

Qu¸ tr×nh chÕ t¹o chi tiÕt b»ng hµn

kim loại bằng áp lực đợc hiểu là sơ đồ bố trí các ngoại lực tác dụng lên toàn bộ vật gia công sao cho đạt đợc sự biến dạng theo yêu cầu, đồng thời còn tạo cho sản

điểm khác nhau của vật biến dạng xuất hiện ứng suất với mức độ và phơng chiều khác nhau khiến cho sự dịch vật liệu theo yêu cầu.Sự biến dạngcó thể đạt đợc tuỳ theo các sơ đồ tác dụng ngoại lực lên phôi đợc gia công Tuỳ theo đặc tính và cờng độ của lực tơng tác giữa phôi và dụng cụ mà sự biến dạng cùng một nguyên công cũng có thể đạt đợc khác nhau Theo từng điều kiện sản xuất cụ thể, hiển nhiên là quá trình nào hao phí năng lợng gia công ít nhất trong khi vẫn đảm bảo các điều kiện yêu cầu thì quá trình hợp lý

Xuất phát từ việc xác định bản chất của một quá trình sơ cấp là những tiêu chí quan trọng nhất để xây dựng dới dạng bảng phân loại các quá trình gia công bằng

áp lực, cần đa vào những nội dung sau đây:

- Hình dạng của bán thành phẩm ban đầu ( dày mỏng, đặc hay rời rạc);

- Chế độ nhiệt ( biến dạng nguội hay nóng );

Lỏng, khí hay trờng lực);

- Điều kiện nén thuỷ động của toàn khối đợc biến dạng (áp suất khí quyển, trờng áp suất thuỷ tính cao);

- Chế độ vận tốc của tải trọng tác dụng ( tĩnh, động hay xung lực);

- Dạng nguồn năng lợng tạo xung ( nổ, xung điện thuỷ lực hay từ xung, laze hay các loại khác)

* Đặc điểm:

Đặc điểm chủ yếu của công nghệ dập tấm

Dập tấm là một công nghệ mới so với lịch sử phát triển công nghiệp thế giới Công nghệ dập tấm là bớc phát triển của công nghệ gò Đó là quá trình gia công kim loại bằng áp lực, biến kim loại tấm hay khối thành sản phẩm có hình dáng mong muốn Công nghệ dập tấm có những đặc điểm chủ yếu và cùng là những 

điểm đặc biệt nh sau:

Có thể hoàn thành công việc phức tạp bằng một động tác đơn giản của máy dập Chế tạo đợc những chi tiết có hình dáng phức tạp ( đặc biệt là những chi tiết

có thành mỏng) mà đôi khi các phơng pháp gia công cắt gọt không thực hiện

đợc, hoặc thực hiện đợc rất khó khăn;

gọt lại, có độ bền vững cao; tiết kiệm đợc nhiều nguyên vật liệu;

 Năng suất cao, thuận lợi cho quá trình cơ khí hoá và tự động hoá;

Công nhân không cần trình độ tay nghề cao;

 Sản lợng lớn, giá thành hạ

Do những đặc điểm trên của công nghệ dập tấm, mà ở các nớc công nghiệp tiên tiến, dập tấm chiếm một tỷ lệ cao trong nhiều ngành công nghiệp

- Phạm vi ứng dụng của công nghệ tạo hình kim loại tấm

ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, công nghiệp chế tạo ôtô, công nghiệp hàng không, công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp quốc phòng , thực phẩm , hoá chất, y tế

1.2 Vật liệu dùng để dập tấm

Trong ngành chế tạo máy ngời ta thờng sử dụng nhiều loại thép tấm cán và thép cán định hình với nhiều chủng loại khác nhau bao gồm cả kim loại đen và kim loại màu Đặc trng của các tấm kim loại cán là đã đợc tiêu chuẩn hoá về các điều kiện kỹ thuật, thành phần hoá học và chủng loại Chúng thờng đợc sản xuất dới dạng tấm, băng hoặc cuộn Tuỳ theo phơng pháp sản xuất, kim loại tấm có thể là

nhẵn bề mặt cao hơn so với thép cán nóng, sự đồng đều về chiều dày và các tính chất công nghệ cũng cao hơn Vì vậy thép cán nguội đợc sử dụng rộng rãi hơn để chế tạo các chi tiết bằng phơng pháp dập nguội, còn thép cán nóng đợc sử dụng

để chế tạo các chi tiết phẳng, hình dạng đơn giản và dập vuốt không sâu Hầu hết các chi tiết trong ngành chế tạo máy ( trong đó có nhiều chi tiết của ôtô, máy kéo…) đợc sản xuất bằng phơng pháp dập nguội từ các tấm thép các bon chất lợng và thép các bon thấp hoặc thép các bon thấp cán nguội ( thép hoá bền)

Bảng 1.1 Các dạng thép các bon chủ yếu

Chủng loại

Tiêu chuẩn kỹ thuật ΓOCT ( liên xô)

S = 0,5 ữ 3,9mm

10 2;Γ 25XΓCA v.v Thép không rỉ, chịu nhiệt và bền nhiệt

S = 0,7 ữ 3,9mm

12X17; 12X18H9T

Hiện nay, ngời ta còn sản xuất thép 2 pha cán nguội có cấu trúc pherit –

của các loại thép này sẽ đợc nâng cao khi sử dụng bổ xung thêm hợp kim manga (đến 1,6%) và silic ( đến 0,7%) Các loại thép 2 pha này có tỷ số giữa giới hạn chảy

loại thép 2 pha cán nguội đợc sử dụng rất rộng rãi để chế tạo các chi tiết có hình dạng phức tạp bằng phơng pháp dập nguội Đặc biệt, khi dập các chi tiết bằng các loại thép này, độ bền của các chi tiết đợc tăng lên nhiều Ví dụ: Trớc khi dập

Các loại thép 2 pha cán nguội đợc đa vào sản xuất dới dạng tấm, băng

rộng rãi trong công nghiệp chế tạo tuabin, chế tạo máy hoá, chế tạo các mặt hàng dân dụng, dụng cụ y tế Các loại thép này rất thuận lợi cho công nghệ dập nguội

thuận lợi cho quá trình dập S khác biệt giữa thép không gỉ và thép cácbon thấp là trở lực biến dạng và cờng độ hoá bền trong quá trình dập nguội cao Trong ngành công nghiệp chế tạo ôtô, máy kép , kỹ thuật điện và rađiô v.v ngời ta sử dụng nhiều các loại thép tấm cán 2 lớp và 3 lớp ( bimetal) Các tấm théo này có lớp cơ bản là thép các bon hoặc thép hợp kim thấp, còn các lớp phủ có thể là : đồng, đồng thau, nhôm, kẽm, thiếc, chì hoặc thép không gỉ và các hợp kim niken Chiều dày

Các tấm kim loại cán 3 lớp phủ kẽm( tôn hoa) đợc sử dụng để sản xuất các sản phẩm dân dụng ( xô, thùng, chậu v.v )và các tấm lợp Tấm cán 3 lớp phủ chỉ

đợc sử dụng để chế tạo các thùng chứa nhiên liệu Cán hoặc mạ một lớp thiếc mỏng ( sắt tây trắng) đợc sử dụng để sản xuất bao bì trong công nghiệp sản xuất

đồ hộp Tấm kim loại phủ vật liệu chống cháy dùng để bọc cabin, vỏ capo của xe

ôtô, máy kéo và các thiết bị máy móc khác với mục đích cách âm Các tấm thép và ống phủ chất dẻo đợc sử dụng nh là một lớp phủ chống ăn mòn và cả mục đích trang trí

Các tấm kim loại và hợp kim mầu có những đặc điểm nh: tính chống ăn mòn (chống rỉ) và độ dẫn nhiệt cao, điện trở nhỏ ( đồng, đồng thau, nhôm) tỷ trọng nhỏ (nhôm và hợp kim nhôm, hợp kim titan và manhê), độ bền riêng cao (titan) Tuỳ thuộc vào lĩnh vực sử dụng mà chúng đợc dùng để phủ cho thích hợp Các tấm kim loại và hợp kim màu bao gồm các loại sau:

Hợp kim manhê: MA, MA5, MA8 v.v…

1v.v

Các tấm kim loại và hợp kim mầu đợc sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không, chế tạo đồng hồ, kỹ thuật điện, điện tử và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác cũng nh để chế tạo các mặt hàng dân dụng ( xô, chậu, nồi, xoong, máy ảnh, máy giặt v.v…)

Về chủng loại của các tấm thép cán : Có rất nhiều loại khác nhau Các kích thớc chiều dày , chiều rộng và dài cũng nh các sai lệch kích thớc tơng ứng đã

đợc tiêu chuẩn hoá

Các tấm thép cán nóng có chiều dày S = ( 0,4 ữ 1,2)mm Khi chiều dày tấm

6000)mm ( có 210 loại kích thớc khác nhau) Các tấm thép cuộn trong rulô có

Sai lệch giới hạn chiều dày của tấm với độ chính xác thông thờng là:

1.2.2.1 Sự hoá già do biến dạng.

Hệ quả của sự hoá già kim loại là làm giảm tính dẻo và nâng cao tính bền của kim loại.Vì vậy kim loại trở nên dòn và kém dẻo Xu hớng của sự hoá già kim loại khi biến dạn tuỳ thuộc vào thành phần nitơ tự do chứa trong thép và đặc biệt là cácbon trong nền cứng ( pherit) Trong quá trình hoá già, các nguyên tử cácbon và nitơ khuếch tán và tập trung vào các vùng biến dạng của mạng tinh thể, xung quang lệch Điều đó cản trở sự di chuyển của lệch và gây khó khăn cho quá trình biến dạng dẻo Sự hoá già biến dạng xảy ra không đồng đều, trớc tiên nó làm tăng độ cứng của kim loại tại các vùng có mật độ các nguyên tử nitơ và cácbon cao, chủ yếu là ở mặt trợt, tại đây đặc biệt có nhiều lệch

Với thép cácbon thấp, sự hoá già do biến dạng xảy ra mãnh liệt hơn sia khi biến dạng dẻo nguội, cờng độ của nó tỷ lệ thuận với mức độ biến dạng, nhiệt độ môi trờng xung quanh và thời gian Vì vậy đối với thép tấm cán nguội và ngay cả những bán thành phẩm của nó đã đợc dập, không nên để quá lâu ở trong kho hoặc trong phân xởng , đặc biệt là khi nhiệt độ tăng lên

Hiện nay ngời ta đã sản xuất những loại thép tấm hoá già Những loại thép này đợc khử ôxy bởi nhôm hoặc chất phụ gia vanađi Ngời ta đã chứng minh rằng sự ổn định của các loại thép này là do các liên kết của các nguyên tử nitơ dới dạng nitơrua bền vững Chính vì vậy, sai khi dập nguội sự hoá già do biến dạng hầu nh không xảy ra

1 .2.2.2 Mặt trợt

Đối với các chi tiết có yêu cầu cao về chất lợng bề mặt, điều có ý nghĩa quan trọng là khả năng của kim loại giữ đợc bề mặt bằng phẳng trong quá trình dập, không có những mặt trợt là những dầu vết vật lý do biến dạng dẻo cục bộ gây ra Mặt trợt xuất hiện trên bề mặt của các chi tiết, nhất là khi dập các chi tiết không

xuất hiện các mặt trợt có liên quan đến tính chất cơ học không đồng đều của phôi

Sự không đồng đều này là do sự hoá già trong quá trình biến dạng gây ra Trên bề mặt của chi tiết sau khi dập có thể quan sát thấy những phần lồi lõm tơng ứng với các mặt trợt

Một trong những phơng pháp rộng rãi nhất đợc sử dụng để ngăn ngừa khả năng xuất hiện của các mặt trợt là tiến hành ép nguội theo chiều dày tấm thép một lợng biến dạng nhỏ bằng thiết bị chuyên dùng trớc khi đa vào dập Trị số lợng

ép tuỳ thuộc vào chiều dày của tấm và loại vật liệu Ngoài ra khi thử kéo mẫu kim loại và lập đồ thị kéo ngời ta thấy không có vùng chảy rão tức là những dấu hiệu

đặc trng cho khả năng xuất hiện mặt trợt bị mất đi

1 .2.2.3 Sự phát sinh hiện tợng ăn mòn ( gỉ)

Trong quá trình biến dạng dẻo nguội kim loại xảy ra sự hoá bền Sự hoá bền cùng với một số hiện tợng khác làm cho khả năng chống ăn mòn của kim loại bị giảm đi

Sự phát sinh hiện tợng gỉ của các chi tiết bằng đồng thau có chứa hơn 20% kẽm đợc dập vuốt nguội với mức độ biến dạng lớn ( nh đui đèn, vỏ đạn v.v…) thờng xuất hiện vào những mùa ẩm ớt khi độ ẩm và nồng độ khí amôniắc trong không khí tăng lên kích thích sự ăn mòn sâu vào các tinh thể Vì vậy vào mùa ma các chi tiết sau khi dập cần đợc bảo quản ngay bằng phơng pháp gia nhiệt Đối với các chi tiết bằng đồng thau, có một phơng pháp chống gỉ hiệu quả là giảm ứng

1.3 Phân loại các nguyên công dập tấm

Tất cả các nguyên công tạo hình vật liệu tấm đợc hệ thống hoá và phân loại theo những đặc điểm của quá trình biến dạng và công nghệ:

Theo đặc điểm biến dạng của quá trình dập tấm, ngời ta chia thành 2 nhóm chính:

Nhóm các nguyên công vật liệu nhằm tách 1 phần vật liệu này ra khỏi một phần vật liệu khác theo một đờng bao khép kín hoặc không khép kín và kim loại

bị phá vỡ liên kết giữa các phần tử ( phá huỷ) tại vùng cắt

Nhóm các nguyên công biến dạng dẻo vật liệu nhằm thay đổi hình dạng và kích thớc bề mặt của phôi bằng cách phân phối lại và chuyển dịch thể tích kim loại để tạo ra các chi tiết cáo hình dạng và kích thớc cần thiết nhờ tính dẻo của kim loại và không bị phá huỷ tại vùng biến dạng Trong quá trình dập tấm ngời ta

có thể dập riêng biệt từng nguyên công hoặc có thể kết hợp 2 hay nhiều nguyên công trên cùng một khuôn

Khi kết hợp 2 hoặc nhiều nguyên công trên cùng một khuôn ngời ta gọi là dập liên hợp Dập liên hợp sẽ cho năng suất cao, độ chính xác chi tiết cao, đồng

thời giảm đợc số lợng thiết bị, giảm số công nhân do đó hạ đợc giá thành sản phẩm, nhng nhợc điểm là khuôn phức tạp, độ chính xác gia công cao, khó chế tạo do đó giá thành khuôn đắt, khó sửa chữa và thay thế khi hỏng hóc Vì vậy dập liên hợp đợc áp dụng thích hợp khi sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

Tuỳ theo phơng pháp kết hợp giữa các nguyên công, dập liên hợp đợc chia thành 3 dạng chính

- Dập phối hợp là phơng pháp đồng thời hoàn thành một số nguyên công khác nhau trên cùng một khuôn trong một hành trình cua rmáy ( 1 nhát đập) với một lần đặt phôi

- Dập liên tục là phơng pháp kết hợp 2 hay nhiều nguyên công khác nhau

biệt trong một số hành trình của máy và có sự dịch chuyển phôi từ chày này sang chày khác

hoàn thành 1 số nguyên công trên cùng 1 khuôn

Khả năng kết hợp giữa các nguyên công rất đa dạng và phong phú, có thể kết

tiết, sự sáng tạo của ngời thiết kế công nghệ, các chi tiết dập tấm có thể đợc tạo

ra với sự kết hợp của nhiều nguyên công khác nhau sao cho số nguyên công dập là

ít nhất và giá thành thấp nhất

Tuỳ theo đặc điểm biến dạng và đặc điểm công nghệ, phơng pháp tiến hành v.v… ngời ta phân loại các nguyên công dập tấm nh sau :

Hình 1.3 Phân loại nguyên công dập tấm

Tên gọi , đặc điểm, hình vẽ minh hoạ và định nghĩa của các nguyên công dập tấm

Cắt

phôi

Cắt vật liệu thành các phần

theo đờng bao

là chi tiết

Đột lỗ

Cắt vật liệu theo đờng bao khép kín để tạo thành lỗ suốt trên chi tiết hoặc trên tấm Phần vật liệu cắt ra là phế liệu

Cắt

trích

Tách một phần vật liệu theo

kín Phần vật liệu tách ra không rời khỏi chi tiết

Cắt

chia

Cắt phôi phẳng, phôi cong hoặc

thành hai hoặc một vài chi tiết riêng biệt

áp dụng khi chế tạo những chi tiết không

đối xứng, ban

đầu chế tạo thành phôi đối xứng , sai đó

cắt chiaCắt

mép

Cắt bỏ phần kim loại thừa theo đờng bao

không đều của chi tiết cong hoặc chi tiết đã dập vuốt

Cắt

tinh

Cắt bỏ phần lợng d công nghệ rất nhỏ theo đờng bao của phôi hoặc

lỗ nhằm mục

đích đạt đợc hình dạng và

chính xác, bề mặt cắt sạch và vuông góc với

có dạng vòng neo hoặc hình trụ

Vặn

Quay một phần

quang trục dọc của nó

Chiều dày vật liệu hầu nh không đổi

phôi rỗng có chủ định biến

Dập

nổi

Thay đổi hình dạng của sản

không thay đổi chiều dày vật liệu, đợc thực hiện nhờ các phần lồi và lõm tơng ứng của các bộ phận của khuôn

Lên

vành

Tạo thành gờ theo đờng bao

Tạo

thành

Thay đổi hình dạng của phôi

đã đợc dập vuốt sơ bộ để nhận đợc chi tiết có hình dạng cuối cùng

đợc dập vuốt sơ bộ

Giãn

rộng (

nong)

Tăng tiết diện ngang ở một phần của chi tiết rỗng hoặc ống

Dập

nổi mặt

Tạo những hình nổi lồi lõm trên bề mặt chi tiết, có sự thay

đổi chiều dày vật liệu

bằng cách làm chảy dẻo kim loại qua khe hở giữa chày và cối

Dập

dấu

Tạo vết lõm trên bề mặt chi tiết để sau đó khoan lỗ; ghi

rõ loạt sản xuất

hay logo cña s¶n phÈm

DËp

liªn tôc

Liªn tôc thùc hiÖn hai hoÆc mét vµi nguyªn c«ng kh¸c nhau trªn mét bé khu«n sau mét vµi hµnh tr×nh cña m¸y víi sù

ph«i liªn tôc theo bíc cña chµy Sau mçi hµnh tr×nh cu¶ m¸y nhËn ®îc mét chi tiÕt

GÊp

mÐp

tiÕt b»ng c¸ch t¹o ra c¸c kho¸ vßng

Uèn tai

GhÐp hai chi tiÕt b»ng c¸ch uèn c¸c tai

Uèn

mÐp

GhÐp hai hoÆc mét vµi chi tiÕt b»ng c¸ch uèn

gê mÐp

Tãp

GhÐp hai chi tiÕt b»ng c¸ch tãp mét trong

ghÐp

Giãn

Ghép hai chi tiét bằng cách giãn rộng một chi tiết ở bên trong

1.4.1 Nguyên lý biến dạng và khe hở tối u

Nguyên lý biến dạng khi thực hiện các nguyên công cắt có thể khảo sát qua ví

dụ nguyên công cắt phôi và cắt chia Những nguyên công này đợc thực hiện nhờ những lỡi cắt chuyên dùng hoặc bằng khuôn cắt Bộ phận làm việc là những lỡi cắt nhấn sâu vào trong kim loại làm cho nó bị biến dạng dẻo cho đến khi tách hoàn toàn một phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu khác Giữa các lỡi cắt có một khe

hở Z Khi cắt sẽ sinh ra mô men uốn M bằng tích số giữa lực cắt, đặt tại lỡi cắt với khoảng cách ( cánh tay đòn) lớn hơn khe hở Z một chút: M = a.R trong đó a > Z Mômen uốn làm cho phôi cắt bị quay đi Khi đó sẽ sinh ra phản lực N ở bề

cân bằng với mô men do phản lực N gây ra: M – a R = N b

Trong quá trình cắt nếu tấm kim loại bị quay đi một góc thì chất lợng mặt cắt

sẽ rất kém, bị bavia và đôi khi không thể cắt đợc, nếu trị số khe hở Z lớn Vì vậy cần phải loại bỏ hiện tợng quay của tấm trong quá trình cắt bằng cơ cấu chặn với lực chặn Q, đồng thời giảm khe hở giữa 2 lỡi dao đến trị số thích hợp và mài dao vát góc trớc γ

Hình 4 Sơ đồ tác dụng lực khi cắt và hình dạng lỡi cắt 1

Trong quá trình tách phần kim loại này ra khỏi một phần kim loại khác có thể chia thành các giai đoạn riêng biệt ( hình 1.5)

z S

Q

F = àN

F = àN N

β

γ: gúc t rớ c α: gúc sau = (1,5 - 3 °) δ: gúc c â t = (65 ° - 68

°) β: gúc s ắ c = ( δ - α )

ở giai đoạn đấu của quá trính cắt biến dạng dẻo biến dạng tập trung ở mép làm việc của lỡi cắt sau đó ổ biến dạng bao quanh lỡi cắt ( hình 1.5.a)

Giai đoạn 2 bắt đầu khi có sự dịch chuyển tơng đối giữa phần này đối với phần kia của tấm ( hình 1.5.b) ở giai đoạn này nó tạo ra bề mặt phẳng nhẵn, sáng bóng và đợc san bằng bởi lực ma sát F hớng dọc theo bề mặt bên của lỡi dao

Do sự tiến lại gần nhau của các lỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên và khi đó tính dẻo của kim loại bị mất đã bắt đầu giai đoạn 3 Các vết nứt xuất hiện, phát triển và phá huỷ kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu khác của tấm ( hình 1.5.c) Sự phá huỷ kim loại xảy ra ở phía trớc mép làm việc của lỡi dao trong tấm, vì thế các vết nứt đợc gọi

là các vết nứt phá vỡ trớc Sự đứt vỡ bắt đầu khi lỡi dao ép sâu vào trong tấm đến một chiều sâu h xác định Chiều sâu h này tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của kim loại và chiều dày S của tấm, nó đợc xác định bằng thực nghiệm và thay đổi trong

Chúng ta có thể thấy rõ các giai đoạn của quá trình cắt đợc đặc trng bởi hình dạng của bề mặt cắt ( hình 1.6)

Hình 6 Bề mặt bên của phần kim loại đợc cắt ra 1

Vùng I là vùng bị uốn của tấm là do các loại lớp kim loại liền kề với bề mặt cắt ( dọc theo chiều rộng của tấm) bị bao trùm bởi biến dạng dẻo mà biến dạng này thay đổi từ giá trị không ở lớp giới hạn ngoài cùng đến giá trị cực đại ở bề mặt tách

ra, hơn nữa mức độ của sự thay đổi này lại xảy ra theo một quy luật hàm số mũ Vùng II là vùng có bề mặt sáng bóng, đợc san phẳng bởi lực ma sát

Vùng III là vùng bề mặt nứt vỡ đợc tạo ra do sự xuất hiện và phát triển của

liệu Tuỳ thuộc khe hở giữa các lỡi cắt Z và độ lún sâu của lỡi dao vào chiều dày tấm h tại thời điểm bắt đầu sự phá huỷ, các vất nứt vỡ xuất phát từ các mép làm

hở Z là tối u bởi vì khi đó chất lợng mặt cắt là tốt nhất, mặt cắt phẳng và nhẵn