báo cáo thực tập kỹ thuật đề tài khuôn dập nguội chế tạo từ thép skd11

Để đảm bảo điều kiện làm việc như vậy, bên cạnh lựa chọn chính xác vật liệu làm khuôn tùy theo chủng loại khuôn, vật liệu dập,khối lượng mẻ, khuôn phải được nhiệt luyện để có độ bền, độ

VIỆN KHOA HỌC VÀ KĨ THUẬT VẬT LIỆU

BÁO CÁO THỰC TẬP KỸ THUẬT

Đề tài: Khuôn dập nguội chế tạo từ thép SKD11

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Vân Thanh

Sinh viên thực hiện:

Hà Nội, …/…/2021

Bùi Quang MinhTrần Quang MongDương Văn Dũng

201855632018556520185518

Hà Nội, ngày… tháng… năm 202

Giảng viên hướng dẫn

1 Bùi Quang Minh 07.04.2000 Nhiệt luyện K63

2 Trần Quang Mong 14.01.2000 Nhiệt luyện K63

3 Dương Văn Dũng 14.08.2000 Nhiệt luyện K63

Nhóm 3 sinh viên gồm các thành viên có tên trong danh sách đi thực tập tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

THÔNG TIN SINH VIÊN THỰC TẬP

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Hà Nội, ngày… tháng… năm 202

Giảng viên hướng dẫn

KẾ HOẠCH THỰC TẬP

(Từ ngày… /…./202 đến ngày… /…./202 )

II GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ 3

1 Giới thiệu chung 3

1.1 Giới thiệu chung về khuôn dập nguội 3

1.2 Điều kiện làm việc của khuôn dập nguội 5

1.3 Yêu cầu cơ tính khuôn dập nguội 5

2 Đặc điểm của thép làm khuôn dập nguội (thép SKD11) 6

2.1 Yêu cầu về cơ tính đối với thép làm khuôn dập nguội 6

2.2 Tổng quan về thép SKD11 7

2.3 Tính chất của thép làm khuôn dập nguội SKD11 9

2.4 Ưu điểm và ứng dụng của thép SKD11 11

3 Quy trình chế tạo khuôn dập nguội từ thép SKD11 11

3.1 Quy trình nhiệt luyện sơ bộ 12

3.2 Quy trình nhiệt luyện kết thúc 13

III KẾT LUẬN 14

Lời nói đầu

Khuôn dập nguội là dụng cụ để gia công kim loại và hợp kim bằng phương pháp biến dạng nguội Khuôn dập nguội được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo ô tô, xe máy, đồ gia dụng gồm nhiều chủng loại như đột dập, dập vuốt, dập sâu Ở Việt Nam hiện nay, khuôn dập nguội được sử dụng theo hai nguồn: sản xuất trong nước song chất lượng không cao, tuổi thọ thấp và nhập khẩu thì giá thành cao Vì vậy, nâng cao chất lượng và tuổi thọ của khuôn đang là vấn đề được quan tâm của công nghiệp Việt Nam.

Trong quá trình làm việc, ngoài việc chịu áp lực lớn, khuôn còn chịu ứng suấtuốn, lực va đập và lực ma sát lớn Để đảm bảo điều kiện làm việc như vậy, bên cạnh lựa chọn chính xác vật liệu làm khuôn tùy theo chủng loại khuôn, vật liệu dập,khối lượng mẻ, khuôn phải được nhiệt luyện để có độ bền, độ cứng, độ dai và khả năng chống mài mòn, đảm bảo khuôn làm việc lâu dài, tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, chất lượng tốt với giá thành hạ Nếu độ cứng của khuôn cao, khả năng chống mài mòn tốt thì độ bền và độ dai va đập lại kém, khuôn dễ bị sứt, vỡ Song để độ bền và độ dai cao thì độ cứng và khả năng chống mài mòn lại kém, cần có biện pháp tăng độ cứng và chống mài mòn bề mặt.

1

I MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU1 Mục đích thực tập

Thực tập kỹ thuật là đợt thực tập bắt buộc đối với sinh viên hệ chính quy nhằm tạo điều kiện cho sinh viên thâm nhập thực tiễn, củng cố những kiến thức đã được học ở trường Đại học, tạo điều kiện cho sinh viên hiểu biết hơn về về máy móc, các quy trình sản xuất trong thực tế.

Nhằm tạo điều kiện cho sinh viên phát huy khả năng tư duy sáng tạo trong thực tiễn rèn luyện những kỹ năng mềm, đáp ứng nhu cầu đòi hỏi của những nghiệpvụ, những công việc cụ thể tại cơ quan thực tập.

2 Yêu cầu thực tập

Vừa đáp ứng được yêu cầu theo quy trình đào tạo của nhà trường, của chuyênngành đào tạo, vừa đáp ứng được yêu cầu về những nghiệp vụ, công tác cụ thể của thực tiễn.

Sinh viên phải nắm bắt được các quy trình công nghệ thực tế tại cơ quan thựctập, có kỹ năng vận dụng kiến thức, kỹ năng để giải quyết các vấn đề liên quan đến chuyên ngành trong thực tế.

Có kỹ năng giao tiếp, kỹ năng làm việc nhóm, thái độ làm việc chuyên nghiệp phù hợp với môi trường cơ quan nhận thực tập.

Sau khi kết thúc đợt thực tập, sinh viên viết báo cáo nộp về cho Bộ môn để lấy điểm môn học.

2

II GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ1 Giới thiệu chung

1.1 Giới thiệu chung về khuôn dập nguội

Khuôn dập nguội là dụng cụ tạo hình sản phẩm dưới tác dụng của áp lực, phôi dùng để tạo hình ở trạng thái nguội (T<T i), thường có dạng tấm mỏng như kt

thép cacbon dạng tấm, thép không gỉ, hợp kim nhôm, hợp kim magie Ngày nay, công nghiệp ô tô, đồ gia dụng, các ngành công nghiệp phụ trợ khác phát triển kéo theo một số lượng lớn khuôn dập nguội cần có như khuôn đột dập, khuôn dập sâu, khuôn dập vuốt,

Về chủng loại thì khuôn dập được sử dụng rất đa dạng với nhiều chủng loại khác nhau Tuy nhiên dựa vào tính năng làm việc có thể chia làm hai dòng khuôn chính là khuôn dập vuốt, dập sâu và khuôn đột dập.

3

Một vài ví dụ về các loại khuôn và đặc điểm ứng dụng của nó như sau:Dụng cụ uốn cong, tạo hình nối, vuốt Đây có thể gọi chung là khuôn dập vuốt tạo hình, yêu cầu độ cứng bề mặt rất cao và độ dai va đập vừa phải Lọai này dùng để dập sâu xoong, nồi làm bằng nhôm hoặc inox, dụng cụ y tế từ tấm thép không gỉ,…

Khuôn đột dập, cắt phôi tiền, dập lỗ Loại này thì cần độ cứng thấp hơn khuôn dập vuốt do phải chịu va đập mạnh và thường xuyên hơn Ứng dụng chủ yếunhư là: dập đồng tiền xu bằng hợp kim, đột dập tấm thép mỏng sản xuất cây máy vitính,

Cấu tạo của khuôn gồm hai phần: khuôn trên và khuôn dưới Khuôn trên (còngọi là chày) được gắn với búa, chuyển động nhờ áp lực của búa Khuôn dưới (còn gọi là cối) được cố định.

Độ cứng bề mặt khuôn cần có để đảm bảo lượng sản phẩm trên một đầu khuôn theo yêu cầu.

4

1.2 Điều kiện làm việc của khuôn dập nguội

Đối với khuôn dập nguội yêu cầu khi làm việc cần phải biến dạng dẻo được kim loại ở nhiệt độ thường ( hoặc T< T i) Vì vậy, khi làm việc các khuôn dập kt

nguội ngoài phải chịu áp lực rất lớn còn chịu ứng suất uốn, lực va đập và lực ma sát.

Để đảm bảo được điều kiện làm việc như vậy thép làm khuôn dập nguội phải đạt được các yêu cầu cơ tính cao, đảm bảo khuôn làm việc lâu dài, dập ra các sản phẩm có độ chính xác cao và giá thành hạ Muốn vậy vật liệu làm khuôn phải được lựa chọn chính xác tùy theo vật liệu dập, theo khối lượng mẻ, đồng thời quá trình nhiệt luyện khuôn phải thực hiện đúng để khuôn có tuổi thọ cao Việc đảm bảo được không bị nứt, vỡ khuôn là yêu cầu tối thiểu và tiên quyết đối với khuôn.

Chịu ma sát lớn khi dập, ép, miết… làm cho khuôn bị mài mòn Yếu tố tránh mài mòn phụ thuộc rất lớn vào độ cứng bề mặt và cấu trúc của vật liệu Vì vậy để đảm bảo cho khuôn chống mài mòn tốt (đây cũng chính là chỉ tiêu kinh tế cho nhà sản xuất là số lượng sản phẩm lớn trên tuổi thọ của khuôn) thì độ cứng bề mặt và cấu trúc tế vi của vật liệu cần xem xét và lựa chọn phù hợp.

Ví dụ: Với khuôn dập vuốt và dập sâu thì ma sát rất lớn, kéo dài vì vậy nguy cơ bị mòn là không thể tránh khỏi Ngoài ra khuôn còn bị nung nóng do nhiệt độ được sinh ra trong quá trình dập.

Khuôn cũng phải chịu va đập khi dập, khả năng chịu va đập của khuôn phụ thuộc vào độ dai va đập a Độ dai này phải thỏa mãn điều kiện cho khuôn không bịk

biến dạng dẻo khi làm việc.

Ngoài ra khuôn còn làm việc trong môi trường hóa chất, không khí ẩm… làmcho khuôn bị ăn mòn hóa học ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm cũng như tuổi thọcủa khuôn.

Như vậy từ điều kiện làm việc được phân tích và đưa ra mang đến cho khuônnhưng yêu cầu khắt khe, trong đó có một số yêu cầu mang tính đối lập Bài toán đặtra là làm sao phải dung hòa được các điều kiện đó để đạt được chỉ tiêu kinh tế cao nhất.

1.3 Yêu cầu cơ tính khuôn dập nguội

Có thể nêu ra các yêu cầu tổng quát về cơ tính đối với khuôn dập nguội như sau:

a, Độ cứng cao

5

Đây là yêu cầu đầu tiên về cơ tính đối với khuôn dập nguội, tuy không đòi hỏi độ cứng cao như dao cắt nhưng cũng phải đạt được khoảng 56 – 62 HRC, tùy vào loại khuôn, chiều dày và độ cứng của phôi thép.

Các khuôn dập cắt phôi thép cứng và có chiều dày lớn phải yêu cầu có độ cứng cao trên 60 HRC, khi dập, uốn các lá thép mỏng có độ cứng thấp, độ cứng củakhuôn có thể thấp hơn Nhưng khi độ cứng quá cao (trên 62 HRC) khuôn dễ bị nứt,vỡ hoặc sứt mẻ khi làm việc, với khuôn dập sâu dễ gây ra rách sản phẩm Do vậy, đối với các khuôn dập vuốt và dập sâu thì độ cứng có thể giảm đi (56 – 58 HRC), khi đó khả năng chống mài mòn cao có thể đạt được nhờ công nghệ xử lý bề mặt, chẳng hạn như phun phủ cacbit, mạ crom cứng hay thấm nito…

b, Tính chống mài mòn cao

Khuôn dập nguội cần có tính chống mài mòn cao để đảm bảo khả năng làm việc lâu dài, ổn định kích thước sản phẩm trong phạm vi dung sai cho phép nhất là khi số lượng sản phẩm lớn Khi khuôn bị mài mòn nhanh, khe hở giữa chày và cối tăng lên, khuôn dập khi đó sẽ bị loại bỏ và sản phẩm sẽ bị phế phẩm, quá trình sản xuất bị dừng lại, giá thành sản phẩm vì thế sẽ tăng lên.

c, Độ bền và độ dai đảm bảo

Khuôn dập nguội ngoài yêu cầu có độ cứng cao để có được tính chống mài mòn tốt còn phải có độ bền và độ dai nhất định để đảm bảo chịu được lực va đập trong suốt quá trình làm việc, chịu được tải trọng đặt vào lớn, tránh hiện tượng lún khuôn có thể xảy ra, đảm bảo tuổi thọ khuôn cao.

d, Giảm triệt để ứng suất của khuôn để tránh nứt vỡ khuôn do việc tích thêm ứng suất trong suốt quá trình làm việc

e, Khuôn có tính cứng nóng

Khuôn phải chịu được nhiệt độ trong khoảng 200 – 250C, do trong quá trình làm việc khuôn phải chịu áp lực nhiều, chịu ứng suất uốn, lực va đập, ma sát liên tục Hơn nữa cho do diện tích tiếp xúc giữa khuôn và bề mặt vật liệu lớn nên khuôndập sẽ bị nóng lên ở khoảng nhiệt độ đó.

2 Đặc điểm của thép làm khuôn dập nguội (thép SKD11)2.1 Yêu cầu về cơ tính đối với thép làm khuôn dập nguội

Dụng cụ gia công nguội thường làm việc trong môi trường áp lực lớn và độ mài mòn cao Trong điều kiện làm việc như vậy thép chế tạo dụng cụ bền nguội (khuôn, dao cắt) cần có các tính chất sau:

6

Độ bền cao để chịu được tải trọng liên tục trong quá trình làm việc.Khả năng chống mài mòn cao và mỏi cao.

Độ dai va đập tốt.Độ cứng cao.

Ổn định kích thước trong quá trình làm việc.Tổ chức đồng đều và đẳng hướng.

2.2 Tổng quan về thép SKD112.2.1 Về thành phần hóa học

- Hàm lượng cacbon chiếm khoảng 1,4 – 1,6%.- Hàm lượng silic chiếm khoảng 0,25%.- Hàm lượng mangan chiếm khoảng 0,45%.- Hàm lượng crom chiếm khoảng 11 – 13%.- Hàm lượng molipden chiếm khoảng 0,8 – 1,2%.- Hàm lượng vanadi chiếm khoảng 0,2 – 0,5%.

2.2.2 Vai trò của các nguyên tố hợp kim

a, Ảnh hưởng của cacbon

Cacbon là nguyên tố quan trọng nhất quyết định chủ yếu đến tổ chức và tính chất của thép Khi lượng chứa của cacbon trong thép tăng lên lượng cacbít cũng tăng lên tương ứng và làm thay đổi tổ chức tế vi của thép Ở trạng thái ủ khi thành phần cacbon tăng lên độ bền, độ cứng tăng còn độ dẻo và độ dai giảm Với hàm lượng cacbon 1,4 – 1,6% trong thép có tác dụng đảm bảo độ cứng và tính chống mài mòn cho khuôn.

b, Ảnh hưởng của crom

7

Crôm là nguyên tố hợp kim thông dụng để hợp kim hoá, là nguyên tố tạocacbit trung bình Crôm có thể hòa tan trong ferit, mở rộng α, khi hàm lượng crômcao nó sẽ kết hợp với cacbon để tạo ra cementit hợp kim (Fe, Cr) C và các loại3cácbit Cr7C3 và Cr23C6, những cacbit này làm nâng cao nhiệt độ tới hạn A và hạc1thấp điểm A ngăn cản sự lớn lên của tinh thể, tăng độ thấm tôi cho thép Crômc3làm tăng cơ tính tổng hợp, nó còn có tác dụng cải thiện tính chống ram và độ bền ởnhiệt độ cao do nó tạo cacbit nhỏ mịn khi ram tiết ra ở nhiệt độ trên 250 C, do đó0nó có tính chống ram đến nhiệt độ 250 - 300 C, vì thế có tính cứng nóng đến03000C Ngoài ra, Crôm còn tăng mạnh tính chống oxy hóa do tạo thành Cr2O3 rấtbền.

Sự phân bố giới hạn tồn tại của các loại cácbit trong hợp kim Fe-C-Cr

c, Ảnh hưởng của molipden

Môlipđen tăng mạnh độ thấm tôi, cải thiện tính chống ram do nó tạo cacbitnhỏ mịn phân tán khi ram ở nhiệt độ cao, làm giảm sự nhạy cảm đối với giòn ram.Môlipđen cùng với crôm có ái lực hoá học mạnh với cacbon tạo cacbit dạng Me C6giữ cacbon lại trong mactenxit làm cho thép nâng cao tính chịu nhiệt độ cao, tínhbền nóng và cứng nóng.

d, Ảnh hưởng của vanadi

8

Vanađi tạo cacbit VC có độ cứng rất cao, nhỏ mịn, nằm ở biên giới hạt ngăncản sự lớn lên của austenit khi nung Vanađi tăng tính bền nóng và tăng khả năngchống mài mòn cho thép Cacbit VC khó tan (hầu như không hòa tan) vào trongaustenit ở nhiệt độ austenit hóa, khi lượng vanađi tăng tính chống mài mòn và tínhmài giảm.

2.3 Tính chất của thép làm khuôn dập nguội SKD11

Tính chất vật liệu của của loại thép này phụ thuộc nhiều vào công nghệ chếtạo cũng như phương pháp nhiệt luyện chúng Mỗi mác thép do từng hãng sản xuấtcó những tính chất đặc thù riêng Tuy nhiên, các tính chất cơ bản của chúng khôngkhác nhau nhiều.

a, Độ cứng

Độ cứng là một tính chất rất quan trọng của loại vật liệu chế tạo khuôn bền nguội Gần như là một định luật, với một loại vật liệu nhất định (có thành phần và tổ chức ban đầu cố định), độ cứng càng cao thì khả năng chịu mài càng lớn Độ cứng dễ kiểm tra và có thể đo trực tiếp trên sản phẩm và nó phản ảnh khá đầy đủ vàtrung thực tính chất vật liệu của sản phẩm Vì thế, độ cứng thường được lấy làm chỉtiêu đánh giá cũng như thước đo chất lượng vật liệu của sản phẩm sau nhiệt luyện.

Ở trạng thái ủ, loại vật liệu này có độ cứng max 250HB, đây là độ cứng cho phép gia công cơ khí thuận lợi Thông thường sau khi tôi (đạt độ cứng tối đa), người ta ram để được độ cứng khoảng 58-62HRC, một số trường hợp có thể sử dụng ở độ cứng thấp hơn như 54-56 HRC.

b, Độ bền

9

Sau khi tôi, tuỳ theo các ứng dụng thực tế mà chọn độ cứng để từ đó chọn chế độ ram hợp lý Sự phụ thuộc giữa độ cứng và độ bền được thể hiện trong bảng dưới đây.

Thông thường các thông số về độ bền ít được kiểm tra (vì với độ cứng cao thìviệc thực hiện phép thử kéo rất khó khăn), người ta thường lấy độ cứng và độ dai va đập làm thước đo cho tính chất chất cơ học của loại vật liệu này.

c, Độ dai va đập

Cũng như độ bền, độ dai va đập phụ thuộc nhiều vào độ cứng, trong khoảng độ cứng thường sử dụng, độ dai va đập phụ thuộc vào độ cứng như trên hình 1.4 Có thể nhận thấy, độ cứng càng cao thì độ dai va đập càng thấp Đây là một đặc điểm rất quan trọng, cần phải biết thoả hiệp giữa độ cứng và độ dai va đập để có được tính chất tổng hợp tốt nhất phù hợp với yêu cầu sử dụng.

Để làm các dụng cụ biến dạng nguội chịu va đập như đục, búa hơi, khuôn dập cắt thép tấm dày 3 – 4mm trở lên thì phải làm bằng thép hợp kim với 3 – 5%

10

nguyên tố hợp kim song có lượng cacbon thấp hơn, chỉ 0,4 – 0,6% để đảm bảo độ dai va đập nhất định.

d, Độ chịu mài mòn

Mài mòn là một tính chất rất quan trọng của vật liệu chế tạo khuôn Cần phải hiểu độ mài mòn là tính chất công nghệ, nó phụ thuộc nhiều vào hệ mài, vào điều kiện mài Các thông số đưa ra chỉ có tính chất tham khảo vì nó chỉ đúng với một điều kiện mài cụ thể.

Đa số các nhà vật liệu học đều thống nhất rằng độ mài mòn của các loại dụngcụ chế tạo từ loại thép này phụ thuộc vào độ cứng và hàm lượng cacbit.

Hàm lượng cacbit càng cao thì độ cứng càng cao và khả năng chống mài mòncàng tốt Tuy nhiên, như đã đề cập ở phần độ dai va đập, độ cứng cao thì độ dai va đập giảm vì thế phải chọn độ cứng và độ dai hợp lý để có độ mài mòn tối ưu và nhưthế tuổi thọ của khuôn mới được kéo dài.

2.4 Ưu điểm và ứng dụng của thép SKD112.4.1 Ưu điểm của thép SKD11

SKD11 là loại thép thường sử dụng trong ngành cơ khí gia công khuôn mẫu, chi tiết trong máy, … Được sử dụng rộng rãi trong ngành gia công khuôn dập nguội Với độ mài mòn cao, độ thấm tôi tuyệt vời, sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo nên thép SKD11 là loại thép rất thích hợp để đáp ứng được các yêu cầu mà ngành khuôn dập đề ra.

SKD11 là loại thép có hàm lượng cacbon cao nên độ bền kéo rất tốt, có khả năng chịu ăn mòn do oxi hóa, độ mài mòn cao, độ thấm tôi tuyệt vời, có sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo Thép SKD11 là loại thép có độ cứng đạt 58-60 HRC sau khi nhiệt luyện Với những đặc điểm nêu trên, thép SKD11 nâng cao hiệu suất và kéo dài tuổi thọ cho sản phẩm.

2.4.2 Ứng dụng của thép SKD11 trong ngành cơ khí

Với những đặc điểm riêng biệt của thép SKD11 loại thép này thường được ứng dụng rộng rãi trong ngành cơ khí trong các sản phẩm sau:

- Khuôn dập nguội, khuôn đột, khuôn gạch không nung.

- Dao chấn tôn, dao xả băng tôn, dao xả băng Inox, dao hình, dao cắt thép.

11