Vật liệu gia côngHai trong số những vật liệu kim loại phổ biến nhất được sử dụng để tạo ra tấm kim loại chính xác là thép không gỉ Inox và nhôm.Thép không gỉ inox: inox cứng, có khả năn
Tổng quan về công nghệ dập tấm
Lịch sử phát triển công nghệ dập tấm
Con người đã chế tác kim kể từ khi chúng ta phát hiện ra kim loại (đồng đỏ) từ hàng nghìn năm trước Một vài ví dụ lâu đời nhất về sản phẩm chế tạo bằng kim loại mà con người đương đại có là mặt dây chuyền trang sức, được tìm thấy ở khu vực ở miền bắc Iraq, có niên đại khoảng năm 8700 trước công nguyên Hay những chiếc búa bằng đồng đỏ cầm tay được tìm thấy ở Michigan, USA và ở khu vực Great Lakes… Những chiếc búa bằng đồng đã được con người thời ấy làm ra bằng sự nung nóng.
Trong thời của người Ai Cập, Hy Lạp và La Mã cổ đại, con người đã có nhiều kỹ năng gia công kim loại như dập, khắc, uốn, cắt, … Người đầu tiên ghi lại ý tưởng chế tạo kim loại tấm là Leonardo da Vinci Năm 1485, ông phác thảo ý tưởng của mình về nhà máy cán tấm Mặc dù vậy, nhà máy cán thành công đầu tiên mà chúng ta biết được xây dựng vào năm 1501 Nhà máy này và những nhà máy khác cùng thời không phức tạp như cái mà Da Vinci đã lên ý tưởng Nơi đây đã tạo ra các tấm kim loại vàng để đóng lên đồng tiền xu hay ghép các tấm kim loại với nhau.
Nhà máy cán kim loại tấm đầu tiên được xây dựng dựa trên những ý tưởng của da Vinci, xây dựng vào năm 1590 Tại nhà máy này, các công nhân sử dụng một máy nghiền để làm phẳng kim loại giữa hai trụ rulo Bằng cách đó, họ có thể thực hiện chế tạo ra tấm đồng có độ chính xác cao hơn so với trước đây Năm 1615, các nhà đầu tư đã xây dựng nhà máy đầu tiên chuyên sản xuất tấm chì và tấm thiếc Gần 70 năm sau, vào năm 1682, nhà máy cán nguội đầu tiên được xây dựng ở Anh Khoảng năm 1760, cuộc Cách mạng Công nghiệp bắt đầu, với sự ra đời của máy móc mới và sản phẩm mới,việc chế tạo kim loại tấm trở nên phổ biến hơn Để phù hợp với ngành công nghiệp chế tạo kim loại tấm đang phát triển, các nhà phát minh đã chế tạo ra các loại máy mới, như máy chấn (press brake) Năm 1770, nhà phát minh và thợ khóa nổi tiếng, Joseph
Bramah đã thiết kế máy ép thủy lực Sáng chế này đã làm tăng đáng kể khả năng chính xác của việc gia công ép tấm kim loại.
Ngoài ra vào khoảng thời gian này, các kỹ sư đã đưa ra quy trình dây chuyền lắp ráp Sử dụng dây chuyền lắp ráp đã giúp hợp lý hóa quy trình sản xuất kim loại tấm.Trong những năm 1800, một trong những “điều quan trọng” trong ngành công nghiệp chế tạo kim loại là sử dụng nhôm hay nhôm tấm hợp kim Các nhà khoa học đã phát hiện ra sự tồn tại của nó vào đầu thế kỷ Vào giữa thế kỷ 19, những người thợ gia công kim loại trong ngành cũng bắt đầu sản xuất nhiều tấm thép hơn Đó là nhờ Henry Bessemer, một nhà phát minh người Anh, người đã thiết kế và được cấp bằng sáng chế cho phương pháp đầu tiên có thể sử dụng để biến sắt thành thép Khi công nghệ ngày càng phát triển, việc chế tạo kim loại tấm tùy chỉnh trở nên chính xác hơn và hiệu quả hơn Các sản phẩm kim loại tấm chính xác có thể được sản xuất trên dây chuyền tự động với máy móc robot có thể xoay và di chuyển chúng khi cần thiết Máy CNC cũng đã cách mạng hóa về chất lượng gia công kim loại bằng cách cho phép độ chính xác và đồng nhất cao được sử dụng để chuyên gia công kim loại tấm như:
Hai trong số những vật liệu kim loại phổ biến nhất được sử dụng để tạo ra tấm kim loại chính xác là thép không gỉ ( Inox) và nhôm.
Thép không gỉ (inox): inox cứng, có khả năng chống ăn mòn, bền đẹp nên được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất, chế biến thực phẩm, hóa dầu… Ngoài ra inox hay inox màu còn được sử dụng trong lĩnh vực trang trí nội thất như làm vách ngăn, sảnh tòa nhà, thang máy, có thể được bào rãnh V rồi chấn định hình U V T … để trang trí Các mác inox dùng gia công kim loại tấm phổ biến như inox tấm 201, inox tấm 304, inox 316, …
Nhôm hay nhôm hợp kim: nhôm có độ bền nén, độ bền kéo cao và nhẹ Các sản phẩm kim loại tấm nhôm có ứng dụng trong hàng không vũ trụ, sản xuất ô tô và các ngành vận tải khác, và các ngành công nghiệp đóng gói, xây dựng, thực phẩm và đồ uống, âm nhạc, gia dụng và điện tử, … Ngoài ra nhôm tấm cũng được sử dụng làm trang trí nội ngoại thất như: mặt dựng Alu
Facade, lam gió, lam chắn nắng, trần nhôm… Các loại nhôm tấm được sử dụng chủ yêu như: nhôm tấm A1050, A3003,
Khái niệm, phân loại, các nguyên công chính, đặc điểm
Dập tấm kim loại là một trong số những phương pháp gia công sử dụng áp lực để tạo hình kim loại từ vật liệu ở dạng tấm, thép bản.
Phương pháp dập tấm kim loại được tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, song chủ yếu là gia công dập nguội.
Công nghệ dập nguội cho phép dập được trên các vật liệu dẻo như thép cacbon thấp, thép hợp kim, hợp kim màu, kim loại Điển hình là các loại thép không gỉ, đồng, nhôm,… Có nhiều hình thức dập nguội: đột dập, dập vuốt, dập sâu, khuôn kéo, chuốt sợi Trong đó, đột dập hiện đang là phương pháp gia công kim loại tấm được ứng dụng phổ biến Đột dập phù hợp với gia công các chi tiết nhỏ có độ chính xác cao, hình dáng phức tạp.
Hình 1 Quá trình biến đổi từ phôi đến chi tiết Phương pháp dập tấm kim loại sử dụng ngoại lực tác động làm biến dạng dẻo trên tấm hoặc thép bản mà không làm ô nhiễm môi trường, vì không sinh ra các loại khí thải độc hại nào.
Dập tấm được dùng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp, đặc biệt trong công nghiệp chế tạo ôtô, máy bay, tàu thủy, chế tạo thiết bị điện, các đồ dân dụng Các chi tiết dập tấm chiếm tỷ lệ trong các ngành cụ thể là máy điện 60 - 70%; ôtô máy kéo 60 - 95%; đồ dùng dân dụng 95 - 98%.
Sự xuất hiện của phương pháp dập tấm làm đa dạng thêm các phương pháp gia công áp lực đối với kim loại.
Hình 2 Một số sản phẩm của công nghệ dập vuốt
Dựa vào đặc điểm biến dạng người ta chia làm 2 nhóm chính:
Nhóm các nguyên công cắt vật liệu: khi tạo hình các chi tiết, các nguyên công ở nhóm này thường phải tiến hành biến dạng phá hủy vật liệu, tức là tách một phần vật liệu này ra khỏi một phần vật liệu khác.
Nhóm các nguyên công biến dạng dẻo vật liệu: tạo hình chi tiết dựa trên sự biến dạng dẻo của vật liệu và hầu hết các trường hợp đều có sự dịch chuyển và phân bố lại kim loại.
Hình 3 Các nguyên công của công nghệ dập tấm
Hình 4 Các nguyên công của công nghệ dập tấm
Cắt phôi là nguyên công chia phôi thành nhiều phần bằng nhau theo đường cắt hở hoặc kín Để cắt những đường khép kín ta dùng dập cắt và đột lỗ.
Khi cắt phôi cần bố trí hợp lý để hệ số sử dụng vật liệu cao nhất.Công thức đánh giá hệ số sử dụng nguyên vật liệu:
0 100% n F F Fo: tổng diện tích các phôi bố trí trên tấm cắt có diện tích F
F: diện tích tấm phôi ban đầu
Nguyên công cắt phôi là để chuẩn bị phôi cho nguyên công tạo hình Để sản xuất ra một sản phẩm cụ thể Ví dụ như hộp tủ kỹ thuật phải cần tới uốn, chấn gấp.
Chấn gấp không tạo ra khoảng trống trên bề mặt tấm kim loại mà nó biến dạng tấm phẳng những hình dáng như mong muốn.
Nguyên công tạo hình và nguyên công cắt (đột lỗ) trong chế tạo sản phẩm từ kim loại tấm là 2 công việc tách rời nhau.
Nhóm nguyên công Tên nguyên công Định nghĩa và đặc điểm của nguyên công
Cắt vật liệu Cắt phôi không khép kín.Cắt vật liệu thành các phần theo đường bao
Cắt hình Cắt cục bộ một phần vật liệu ra khỏi phôi.
Tách một phần kim loại theo một đường bao khép kín, phần kim loại tách ra là chi tiết Đột lỗ Cắt vật liệu theo đường bao khép kín để tạo thành lỗ suốt trên chi tiết hoặc trên tấm Phần vật liệu cắt ra là phế liệu.
Tách một phần vật liệu theo đường bao không khép kín Phần vật liệu tách ra không rời khỏi chi tiết
Cắt phôi phẳng, phôi cong hoặc phôi rỗng 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, sau đó cắt chia.
Cắt mép Cắt bỏ phần kim loại thừa theo đường bao ngoài hoặc phần mép không đều của chi tiết cong hoặc chi tiết đã dập vuốt.
Cắt tinh Cắt bỏ phần lượng dư công nghệ rất nhỏ theo đường bao của phôi hoặc lỗ nhằm mục đích đạt được hình dạng và kích thước chính xác, bề mặt cắt sạch và vuông góc với bề mặt chi tiết.
Uốn Biến phôi phẳng thành chi tiết cong
Cuốn Cuốn các mép của phôi để tạo thành chi tiết có dạng vòng neo hoặc hình trụ Vặn Quay một phần phôi xung quanh trục dọc của nó.
Dập vuốt không biến mỏng
Là phương pháp nhận được chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng Chiều dày vật liệu hầu như không đổi.
Dập vuốt có biến mỏng
Là phương pháp nhận được chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng có chủ định biến mỏng chiều dày vật liệu.
Nắn Khắc phục hiện tượng không bằng phẳng các bề mặt của phôi hoặc chi tiết.
Thay đổi hình dạng của sản phẩm nhưng không thay đổi chiều dày vật liệu, được thực hiện nhờ các phần lồi và lõm tương ứng của các bộ phận của khuôn
Lên vành Tạo thành gờ theo đường bao ngoài hoặc đường bao trong của chi tiết.
Cuốn mép Tạo thành gờ mép có dạng tròn
Tạo hình Thay đổi hình dạng của phôi đã được dập vuốt sơ bộ để nhận được chi tiết có hình dạng cuối cùng hoặc kích thước chính xác hơn. Tóp Làm giảm tiết diện ngang ở một phần của chi tiết rỗng hoặc ống đã được dập vuốt sơ bộ
Tăng tiết diện ngang ở một phần của chi tiết rỗng hoặc ống
Tinh chỉnh Tạo cho chi tiết có hình dạng và kích thước chính xác
Dập nổi mặt Tạo những hình nổi lồi lõm trên bề mặt chi tiết, có sự thay đổi chiều dày vật liệu Ép chảy nguội Biến đổi phôi dày thành chi tiết hoặc phôi rỗng mỏng 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 của sản phẩm
Dập phối hợp Đồng thời thực hiện hai hoặc một vài nguyên công khác nhau trong một bộ khuôn sau một hành trình của máy với một lần đặt phôi.
Liên tục thực hiện hai hoặc một vài nguyên công khác nhau trên một bộ khuôn sau một vài hành trình của máy với sự dịch chuyển phôi liên tục theo bước của chày Sau mỗi hành trình của máy nhận được một chi tiết.
Các máy công cụ thường sử dụng phổ biến trong công nghệ dập tấm
1.3.1 Máy ép trục khuỷu a Khái niệm
Máy ép trục khuỷu sử dụng tay quay thanh truyền trong truyền động cơ khí để biến đổi chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của đầu trượt thông qua thanh truyền Máy ép trục khuỷu được sử dụng nhiều trong dây chuyền sản xuất hàng loạt và hàng khối. b Phân loại
Máy ép trục khuỷu vạn năng
Máy ép trục khuỷu vạn năng dùng để thực hiện các nguyên công cắt hình, đột lỗ, dập vuốt không sâu, uốn, cắt và cả các quá trình dập nóng và nguội đơn giản khác khi các quá trình dập này không đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị có tính chất chuyên dùng.
Dựa vào cấu trúc thân máy, ta chia máy ép ra thành 2 loại: hở và kín Máy ép một trụ có 2 dạng: máy có bàn máy chuyển động được và bất động Máy ép loại 2 trụ hở có thể không nghiêng được hoặc nghiêng được nhờ cơ cấu cơ khí Góc nghiêng có thể tính từ mặt phẳng ngang có thể bằng 30° 35° Vì vậy các chi tiết dập có thể trượt theo mặt nghiêng và rơi ra phía sau máy Máy kiểu 2 trụ nghiêng được và không nghiêng được, trục có thể có 1 khuỷu hay 2 khuỷu.
Hình 5 Máy ép trục khuỷu vạn năng
Hình 6 Phân loại máy ép trục khuỷu vạn năngMáy ép song động
Hình 7 Máy ép thủy lực song động
Máy ép trục khuỷu dập nóng
Máy ép trục khuỷu dập nóng được chế tạo với lực ép từ 2 100 MN (200 10.000 tấn), công suất động cơ từ 20 500 KW, hành trình của đầu trượt 200 500 mm, số hành trình từ 35 90 lần/ phút.
Hình 8 Máy ép trục khuỷu dập nóng
Những chi tiết điển hình có hình dáng phức tạp được dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng là: bánh răng, mặt bích, trục khuỷu, van, trục, biên, cam, chìa vặn, … Một vài đặc điểm cấu tạo:
⁃ Trục khuỷu là trục lệch tâm, hành trình ngắn do lực lớn nên cần cứng vững
⁃ Đầu trượt có đuôi dẫn hướng phụ, nguyên nhân do các khối khuôn thiết kế có nhiều lòng khuôn, dẫn đến lệch trung tâm áp lực khuôn, tạo lực lệch tâm lên đầu trượt Đuôi dẫn hướng phụ giúp tăng bề mặt dẫn hướng
⁃ Không thể điều chỉnh chiều cao kín bằng tay biên (vì tay biên liền), nên điều chỉnh bằng chêm để thay đổi chiều cao bàn máy và khi quá tải bị kẹt dễ khắc phục
⁃ Có cả cơ cấu đẩy trên và đẩy dưới nên cho phép giảm góc nghiêng thành lòng khuôn dập khối
⁃ Hành trình máy cố định nên không cho phép dập vật dập nhiều lần trong một lòng khuôn
⁃ Do quán tính bánh đà lớn nên dùng thêm phanh bánh đà phụ để giảm nhẹ cho phanh chính
⁃ Có cơ cấu cứu kẹt và cơ cấu cân bằng đầu trượt.
1.3.2 Máy ép thủy lực a Khái niệm
Máy ép thuỷ lực dùng để rèn, dập khối, ép chảy, dập tấm, … Hệ thống dẫn động thủy lực của máy, tùy vào yêu cầu công nghệ mà có các dạng khác nhau Hiện nay thế giới có máy ép có lực danh nghĩa lớn nhất 80.000
Nguyên lý tác dụng của máy tuân theo định luật Pascal.
P1: Lực ép từ trạm nguồn khoảng 150 350 atm (15 35 MPa) D: Đường kính piston công tác d: Đường kính Piston ép
Hình 9 Nguyên lý tác dụng
Hình 10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy ép thủy lực
1 Van điền đầy; 2, 4 Đường dầu vào; 3 Piston; 5 Đầu trượt
6 Nửa khuôn trên; 7 Phôi; 8 Bàn máy; 9, 10 Van phân phối Độ nhớt của dầu khoáng dùng trong các máy ép thuỷ lực vào khoảng 1,5 – 6°E (BY), ở nhiệt độ khoảng 50℃ và áp suất khí quyển.Khi áp suất của dầu tăng đến gần 30MPa, độ nhớt của dầu tăng lên gấp đôi Như vậy, cần phải tính đến quan hệ giữa áp suất chất lỏng và độ nhớt trong các kết cấu có thể tích chất lỏng lớn và chuyển động với áp suất cao, như trong máy ép rèn Nhiệt độ bốc cháy của hơi dầu dao động trong khoảng từ 160 210 ℃, vì vậy, cần phải chú ý khi rèn ép các phôi nóng.Các loại dầu có độ nhớt nhỏ, thì nhiệt độ tự bốc cháy cũng thấp. Áp suất danh nghĩa của chất lỏng công tác trong máy thuỷ lực được tiêu chuẩn hoá theo OCT 356 - 80 Các áp suất thông thường là 20, 30 và 40 MPa. b Phân loại
Hình 11 Phân loại máy ép thủy lực
Sự phát triển của công nghệ dập tấm ở Việt Nam
Ngành sản xuất khuôn mẫu ở Việt Nam mới chủ yếu phục vụ trong các ngành công nghiệp tiêu dùng, chưa được ứng dụng để chế tạo linh kiện giúp tăng tỷ lệ nội địa hóa của ngành công nghiệp ô tô vì còn gặp khó khăn về sản lượng và hạn chế về năng lực công nghệ.
Các ứng dụng cho gia công kim loại tấm ngày này là rất nhiều, và chúng ta luôn tiếp xúc với các sản phẩm dập kim loại mỗi ngày.
Thiết kế quy trình công nghệ và tính toán
Phân tích chi tiết chế tạo
Hình 12 Chi tiết chế tạo
Chi tiết cần chế tạo có chiều cao là 280 mm, độ rộng là 240 mm, bán kính góc fillep đáy là 20mm, độ dày của chi tiết là 1mm.
Lựa chọn phương án công nghệ
2.2.1 Phương án 1: Sử dụng khuôn dập vuốt chế tạo chi tiết
Nguyên công 3: Chọn máy dập vuốt
Nguyên công 4: Cắt mép Ưu điểm:
⁃ Tiết kiệm thời gian và nguyên vật liệu
⁃ Không chế tạo được chi tiết có kết cấu phức tạp, quá lớn
⁃ Không chế tạo được chi tiết có tính dẻo kém
2.2.2 Phương án 2: Sử dụng khuôn cát chế tạo chi tiết
Nguyên công 2: Nung nóng phôi
Nguyên công 3: Rót phôi nóng chảy vào khuôn
Nguyên công 4: Phá khuôn lõi và làm sạch chi tiết Ưu điểm:
⁃ Công nghệ không phức tạp, chi phí thấp
⁃ Tạo được chi tiết lớn, nhỏ không cần độ chính xác cao
⁃ Tạo được các chi tiết có cấu trúc phức tạp
⁃ Tốn nhiều thời gian, công sức làm khuôn
⁃ Bề mặt chi tiết không có độ chính xác cao
2.2.3 Phương án 3: Sử dụng khuôn đúc kim loại chế tạo chi tiết
Nguyên công 2: Nung nóng phôi
Nguyên công 3: Rót phôi nóng chảy vào khuôn
Nguyên công 4: Tách khuôn và loại bỏ phoi thừa Ưu điểm:
⁃ Chất lượng bề mặt cao
⁃ Khó chế tạo các chi tiết phức tạp, chi tiết lớn
⁃ Phải tạo hệ thống thoát khí phức tạp
Từ ba phương án công nghệ trên, phương án 1 thích hợp với yêu cầu của đề bài.
Quy trình công nghệ, chế tạo
Hình 13 Nguyên công 1 cắt phôi
Hình 14 Sản phẩm nguyên công 1 Nguyên công 2: Dập phôi
Hình 15 Sản phẩm nguyên công 2
Hình 26 Bản vẽ tấm đệm chày
Hình 28 Bản vẽ chày dập vuốt
Hình 30 Bản vẽ tấm áo chày
Hình 31 Tấm đế trung gian
Hình 32 Bản vẽ tấm đế trung gian
Hình 34 Bản vẽ tấm đế cối
Hình 36 Bản vẽ tấm cối
Hình 38 Bản vẽ trục dẫn hướng
Hình 40 Bản vẽ tấm chân khuôn
Hình 42 Bản vẽ tấm đế dưới
Hình 44 Bản vẽ lót dẫn hướng
Hình 45 Bản vẽ lắp Đánh giá của cá nhân STT Họ và tên thành viên Công việc đã thực hiện Ghi chú
Làm chương 1: Tổng quan về công nghệ dập tấm Hoàn thành tốt
Làm chương 2: Thiết kế quy trình công nghệ và tính toán, bổ sung tài liệu, báo cáo
3 Trịnh Minh Tân Làm chương 3: Thiết kế khuôn.
Làm báo cáo Hoàn thành tốt Đánh giá của giảng viên
STT Họ và tên thành viên Đánh giá Điểm
Thiết kế
Bản vẽ chế tạo từng chi tiết
1 Sách Công nghệ gia công áp lực và thiết kế khuôn mẫu.
2 Tập bài giảng Công nghệ Gia công áp lực cho sinh viên KTCK
3 http://khuondap.vn/tin-tuc/khai-niem-ve-cong-nghe-khuon-dap-tam.htm? fbclid=IwAR2mP9v1vtQgZUX0RoohuyEnFt1_WXK9BnsSzAfVS3sHwa- Gvnc0GKtmTX8
4 https://smartsheetmetal.com.vn/tin-tuc/phuong-phap-dap-tam-kim-loai-phuong- phap-gia-cong-ap-luc.html? fbclid=IwAR2g4Im2aqoVROdcYLOV9xVKis_LaVCVVtshdk5bxPQ7_7LrvT3wDU9fpK0
