CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI VÀ GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI potx

Phân loại theo thanh phần hóa học – Thép cacbon – Thép hợp kim Phân loại công dụng – Thép xây dựng thép thường, thường không nhiệt luyện – Thép chế tạo máy thép kết cấu – Thép dụng cụ

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI VÀ GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI

• Gct: khối lượng chi tiết hoàn thiện (kg)

• Gph: khối lượng phôi (kg)

ph

ct

G G

VẬT LiỆU PHÔI

TIÊU CHUẨN TCVN 1659-75

Đối với thép

Lượng Cacbon tính theo phần vạn

Ký hiệu nguyên tố hợp kim theo ký hiệu hóa học, hàm lượng tính theo phần trăm (C45)

Phần cuối kí hiệu A : thép chất lượng tốt

Hợp kim màu

Kí hiệu nguyên tố gốc kế đến là các nguyên tố hợp kim Ví dụ hợp kim nhôm AlCu4Mg

 Phân loại theo phương pháp sản xuất

– Thép thường (nhóm A, ,B)Ƃ

Do quá trình khử oxy trong khi nấu thép thường

nên phân biệt thép sôi, thép nửa sôi và thép lặng– Thép tốt (tỉ lệ P và S <0.04%)

– Thép chất lượng cao (thường là thép hợp kim có

P và S <0.02% - 0.03%)

Phân loại theo thanh phần hóa học

– Thép cacbon

– Thép hợp kim

Phân loại công dụng

– Thép xây dựng (thép thường, thường không

nhiệt luyện

– Thép chế tạo máy (thép kết cấu)

– Thép dụng cụ

– Thép có tính chất vật lí đặc biệt

KÝ HiỆU THÉP

Thép cacbon C ≤ 2,14 %.

→Ưu điểm: đễ đúc, dễ hàn, dễ gia công, giá thành thấp

→Nhược điểm:hàm lượng hợp kim thấp nên

độ bền, độ dẻo, độ dai va đập kém, độ thấm tôi thấp

→Độ bền nhiệt thấp (<3000C)

→Thép cacbon thường dùng làm các chi tiết máy chịu tải trọng khơng lớn, không phức tạp

1 Thép cacbon xây dựng [1, bảng 2.1, trang 18]

– Thép KC có hàm lượng cacbon thấp ≤ 0.25%

(thép thấm cacbon) dùng nhiều ở dạng tấm, phôi dập nguội, tấm lợp, bọc, trong xây dựng cầu, tàu

– Thép KC có hàm lượng cacbon trung bình

0.30-0.50%C (thép hóa tốt)

– Thép KC có hàm lượng cacbon cao

0.55-0.65%C (nhíp, lò xo)

2 Thép cacbon kết cấu

TIÊU CHUẨN AISI/SAE

• 10xx: thép cacbon kết cấu Mn ≤ 1% và hai số cuối

Qui trình gia công và nhiệt luyện thép kết cấu

Qui trình:

phôi thép → cắt → rèn, dập nóng tạo phôi

→ gia công cắt gọt thô gần đạt kích thước

→ tôi + ram cao → ủ hoàn toàn → gia công tinh đạt kích thước → tôi bề mặt → ram thấp

→ mài sửa

Thép cacbon dụng cụ sau khi nhiệt luyện có độ cứng cao (max 62HRC) tuy nhiên khả năng chịu nhiệt thấp nên thường dùng làm đục, dũa, tarô…

TCVN 1822-76 qui định

– Thép cacbon dụng cụ chất lượng tốt: CD70, CD80, CD80Mn, CD90, CD100, CD110, CD120, CD130

– Thép cacbon dụng cụ chất lượng cao: CD70A, CD80A, CD80MnA, CD90A, CD100A, CD110A, CD120A, CD130A

3 Thép cacbon dụng cụ

Tiêu chuẩn Nga ΓOCT

• Chất lượng tốt: Y7, Y8, Y9, Y10, Y12

(Chữ số chỉ phần nghìn cacbon)

• Chất lượng cao: Y7A, Y8A, Y9A, Y10A,

Y12A

3 Thép cacbon dụng cụ

Thép hợp kim

→ Các nguyên tố hợp kim: Mn, Si, Cr, Ni, Ti, W,

Mo…(tạp chất thấp hơn so vơi thép cacbon)

→ Trạng thái chưa nhiệt luyện: không khác biệt so

vơi thép cacbon Sau nhiệt luyện có độ bền và

độ cứng cao, độ dẻo và dai giảm

→ Giữ được độ cứng ở nhiệt độ 800oC, giữ được khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ 800oC -1000oC nên có khả năng chống mài mòn và ăn mòn hóa học

07/23/14 14

Thép hợp kim

→ Tính công nghệ kém nhất là các mác có thành

phần các nguyên tố hợp kim lớn

→ Dùng làm các chi tiết máy chịu tải trong lớn

→ Các chi tiết chịu mài mòn và ăn mòn cao: bánh

răng, trục, bulông đai ốc chịu lực…

1 Thép hợp kim kết cấu

Tiêu chuẩn Nga ΓOCT 4543-71

→X- Crôm; H-Niken; M-môlipđen; B-vo6nfram;

Φ-Vanadi; T-titan; K-co6ban; C-silic; P-bo; mangan;

4.Thép Niken- Crôm JIS G4102 -79: SNC415…

5.Thép Niken- Crôm –Môlipđen JIS G4103 -79: SNCM415; SNCM420;

2 Thép hợp kim dụng cụ

TIÊU CHUẨN TCVN 1823-76

1.Thép làm dụng cụ cắt gọt và đo lường

70CrV; 80CrV, 90CrV; 110Cr; 130Cr130CrW5; 110W1; 100V

100Cr; 100CrWMn; 90CrWMn, 100CrWSiMn90Cr5V; 90Cr5WV

2.Thép làm dụng cụ biến dạng (rèn, dập)

160Cr12Mo; 130Cr12V14

2 Thép hợp kim dụng cụ

TIÊU CHUẨN TCVN 1823-76

Công dụng

• 70Cr; V80Cr; V90CrV - lưỡi cưa giàn, lưỡi cưa

tròn, lưỡi cưa đai, rìu, đục, mũi đột, khuôn dấu, khuôn cắt, mũi đột nguội, lõi khoan

• 110Cr- tarô và các dụng cụ khác có đường kính

đến 30mm được tôi trong bể nóng

• 130Cr- lưỡi dao, dao cạo, dao gọt, dụng cụ chạm

trổ, dụng cụ phẩu thuật

• 100W1: mũi khoan xoắn ốc, tarô, mũi doa

2 Thép hợp kim dụng cụ

TIÊU CHUẨN TCVN 1823-76

Công dụng

• 100V: khuôn dập tiền xu, bulong đai ốc, đinh tán

• 90CrWMn: cán calip ren, khuôn dập phức tạp

chính xác (xem theo ông dụng trong tài liệu sách tra cứu gang thép thông dụng)

3 Thép gió

2) Thép gió Tiêu chuẩn MỸ AISI/SAE

• Thép gió môlipđen

M1, M2, M3, M4, M6, M7, M10, M30, M33, M34, M36 …

• Thép gió vofram

T1, T2, T4, T5, T6, T8, T15

• 1,2,3… chỉ là số thứ tự

316L SUS 316L 16 - 18 10 - 14

Gang là hợp kim Fe-C trong đó C: (2,14 -

6,67)% và luôn chứa các nguyên tố khác như:

P, S, Si, Mn

Thông thường gang chứa 2-4% Mn, 0,04-0,65%

P, 02-0,15%S

1. Phân loại gang theo thành phần hóa học

• Gang thường: không chứa các nguyên tố hơp kim hóa

• Gang hợp kim thấp: các nguyên tố hợp kim < 3%

• Gang hợp kim trung bình: lượng chứa nguyên tố

hợp kim 3-10%

• Gang hợp kim cao: lượng chứa nguyên tố hợp

kim >10%

2. Phân loại gang theo tổ chức và điều kiện

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI

Cấu tạo tinh thể của vật đúc

Các khuyết tật của vật đúc

• Rỗ co và lõm co: thường nằm ở nơi kết tinh sau cùng phía trên vật đúc

• Khi thiết kế khuôn đúc sao cho phần lõm co này

nằm ở đậu ngót và sẽ cắt bỏ đi sau khi đúc

• Rỗ khí: khí hòa tan thóat ra không kịp tạo nên

Các phương pháp đúc

1 Đúc trong khuôn cát

• Hỗn hợp khuôn cát: Sio2; đất sét (chủ yếu là cao

lanh), chất kết dính (dầu thực vật, nhựa thông,

ximăng, hắc ín, mật mía, bột hồ…

• Khuôn làm bằng tay, bằng máy

• Mẫu gỗ, mẫu kim loại

• Làm khuôn trong hòm khuôn hay từ nền nhà

xưởng

Các bộ phận của vật đúc

Đúc khuôn cát

• Phạm vi ứng dụng:

• Làm khuôn bằng tay: Thích hợp cho các

dạng sản xuất đơn chiếc và hàng lọat nhỏ

• Làm khuôn bằng máy: cho dạng sản xuất

lọat vừa và lọat lớn

Đúc trong khuôn cát (sand casting)

bề mặt trong kém

• Đúc các chi tiết tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi như đúc các lọai ống hợp kim, secmăng, bạc lót…

• Không cần dùng hệ thống đậu rót, đậu ngót nên tiết kiệm kim lọai

Đúc trong khuôn vỏ mỏng (shell mode casting)

Đúc trong khuôn vỏ mỏng (shell mode casting)

– Độ dày của khuôn vỏ 10 - 20 mm

– Khuôn vỏ mỏng tái sử dụng nhiều lần

– Vỏ có độ bền kéo 350 đến 450 psi (2,4 -3,1MPa)

Đúc trong khuôn vỏ mỏng (shell mode casting)

Đúc trong khuôn vỏ mỏng (shell mode casting)

• Đặc điểm

– Dung sai điển hình là 0,005 mm

– bởi vì các hợp chất cát được thiết kế để chỉ thu nhỏ và một mô hình kim loại được sử dụng

– Độ nhám bề mặt Ra = 0,3-4,0 μm

– Sự pha trộn cát-nhựa có thể được tái chế bằng cách đốt nhựa ở nhiệt độ cao

2 Đúc trong khuôn kim loại (die casting)

Đặc điểm:

– Độ chính xác tuyệt vời

– Chất lượng bề mặt Ra 1 - 2,5 µm

– Đúc các chi tiết có thành mỏng hơn so với đúc

khuôn các và khuôn vỏ mỏng (khoảng 0,75 mm)– Làm giảm hoặc loại bỏ các hoạt động gia công thứ cấp Tốc độ sản xuất nhanh chóng

– Khuôn được tái sử dụng nhiều lần (vài chục đến hàng vạn lần)

– Tổ chức hạt kim lọai mịn

Đúc trong khuôn kim loại

– Giới hạn trọng lượng đúc từ 30gram đến 10kg

– Dùng rộng rãi trong đúc thép, gang đặc biệt là kim loại máu như kẽm, đồng, nhôm, magie, chì thiếc và các hợp kim màu

– Chế tạo các chi tiết như secmăng, xylanh,

2 Đúc trong khuôn kim loại

Kết cấu khuôn kim loại

Vật liệu làm khuôn kim loại

• Vật liệu làm khuôn thường sử dụng gang

có tính dẫn nhiệt tốt, chắc chắn và rẻ.

• Do tính chất của việc đúc thép rất khắc nghiệt, đều kiện làm việc của khuôn thép mang tính chu kỳ: gia nhiệt , làm nguội, tức

là giãn nở , co ngót nên khuôn đúc dễ bị hỏng bởi nứt hoặc chóc.

Các vật đúc li tâm

Đúc áp lực

Đúc áp lực có các đặc điểm sau:

• Đúc được vật đúc phức tạp, thành mỏng (1 ÷ 5mm), đúc được các loại lỗ có kích thước nhỏ.

• Độ bóng và độ chính xác cao, có thể đạt đến Rz= 20 mm, cấp chính xác 11÷12.

• Cơ tính vật đúc cao

• Năng suất cao nhờ mật độ vật đúc lớn.

• Nhưng khuôn chóng bị mài mòn do dòng áp lực của hợp kim

ở nhiệt độ cao và không dùng được lõi cát vì dòng chảy có

áp lực.

• Thường áp dụng đúc phôi cho các chi tiết nhôm, thiếc,

manhê và hợp kim của kẽm.

• Ngoài ra còn có phương pháp đúc liên tục và đúc trong

khuôn mẫu chảy đúc chân không, đúc trong khuôn vỏ mỏng.

Các phương pháp đúc khác

• Ngoài ra còn có phương pháp đúc liên tục và

đúc trong khuôn mẫu chảy đúc chân không,

đúc trong khuôn vỏ mỏng

Các phương pháp gia công áp lực

Rèn tự do

• Rèn là phương pháp làm biến dạng

kim loại ở trạng thái nóng

• Phôi rèn có cơ lý tính tốt hơn hẳn so

với phôi đúc

Các phương pháp gia công áp lực

Phương pháp cán

• Cán là phương pháp làm biến dạng

kim lọai qua khe hở của các trục cán

quay ngược chiều nhau tạo nên quá

trình cán bằng lực ma sát

• Thông thường quá trình cán thép của

các nhà máy bao gồm 3 khâu chủ yếu:

luyện thép – đúc thỏi – cán

Các phương pháp gia công áp lực

Phương pháp cán

• Phôi cán có tiết diện ngang và chiều

dài theo tiêu chuẩn ( sổ tay tiêu chuẩn

thép cán)

• Độ chính xác, chất lượng bề mặt và

thành phần hóa học phôi cán ổn định

hơn so với phôi đúc

• Thường dùng để gia công các chi tiết

dạng trục, bánh răng…

Phương pháp cán

Phương pháp dập nguội

• Dập nguội là phương pháp gia công áp lực

làm biến dạng kim lọai ở trạng thái nguội.

Theo tính chất biến dạng, dập nguội được chia làm các hình thức:

Phương pháp dập nóng

• Phôi dập nóng có độ chính xác về hình

dạng, kích thước và chất lượng bề mặt

cũng như là cơ tính cao

• Hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với

Phương pháp hàn

• Phôi hàn được chế tạo từ thép cán dạng

tấm hay dạng thép hình liên kết lại với nhau bằng mối hàn

• Sử dụng cho các chi tiết dạng hộp như

khung sàn, bệ máy… giá thành rẻ so với

phôi đúc tuy nhiên chất lượng phôi phụ

thuộc vào chất lượng mối hàn, khả năng

chịu tải trọng thấp hơn so với phôi đúc.

Lựa chọn phương pháp tạo phôi

Căn cứ vào các điều kiện:

• Tiết diện ngang ít thay đổi,

• Chi tiết có dạng tròn xoay

• Các chi tiết có dạng khung, hộp ta nên

lựa chọn phôi đúc hay phôi hàn

Căn cứ theo dạng sản xuất:

• Ơ dạng sản xuất đơn chiếc nên chọn

phôi đúc trong không cát hay phôi rèn

tự do vì chí phí chế tạo phôi thấp

• Dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối nên

chọn phương pháp đúc trong khuôn kim loại, đúc mẫu chảy hay dùng phương

pháp dập nguội, dập nóng ( rèn khuôn )

cho năng suất rất cao.

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG

CHUẨN BỊ PHÔI

• Làm sạch bavia, đậu rót, đậu ngót

• Làm sạch phôi

• Cắt phôi

Cắt phôi

• Khi sử dụng thép cán dạng thanh có tiết diện tròn, vuông hay thép hình có thể cắt phôi trên máy cưa tay, cưa cần, cưa dĩa, cưa đai

• Cắt đứt bằng máy tiện kết hợp với vạt mặt khoan tâm

• Cắt phôi trên máy chuyên dùng cho năng suất rất cao nhưng tiết diện không chính xác Thường sử dụng trong sản xuất hàng lọat, hàng khối khi cắt các loại thép tròn, vuông, thép hình, thép dạng tấm Ví dụ như máy cắt tole có thể cắt chiều dài 12m, chiều dày 30mm

Cắt phôi

• Cắt bằng hỗn hợp khí oxy và axetylen C2H2 ( cắt

gió đá ) thông thường cắt phôi dạng tấm theo

hình dạng phức tạp Chất lượng bề mặt cắt kém thường phải gia công lại ( mài, dập… )

• Cắt bằng tia lửa điện ( máy cắt dây đồng, máy

cắt dây molip đen ) cho độ chính xác và chất

lượng bề mặt chi tiết cao ( Ra=0,2 mm ) nhưng

năng xuất thấp Dùng để cắt vật liệu cứng như

thép hợp kim đã qua gia công áp lực trong ngành chế tạo khuôn mẫu

Ủ phôi

Ủ phôi

• Do quá trình làm nguội nhanh vì vậy lớp bề

mặt của phôi đúc thường có độ cứng 450 –

600 HB, các loại phôi gia công áp lực do xuất hiện hiện tượng biến cứng đồng thời với quá trình biến dạng dẻo, làm cho tính dẻo của vật liệu giảm, độ cứng bề mặt tăng Các loại phôi này cần được ủ để phục hồi tính dẻo và giảm

độ cứng trước khi gia công cắt gọt

• Chế độ ủ phụ thuộc vào vật liệu, hình dạng

kích thước của phôi.

Nắn thẳng phôi

• Nắn trên máy tiện

• Nắm trên máy chuyên dùng

• Nắn trên máy ép

• Nắn thủ công bằng búa và đe

• Nắn thẳng trên máy tiện

Nắn thẳng phôi

+Nắn trên hai khối V

Nắn trên máy chuyên dùng

• Nắn trục dài đường kính lớn (25 ÷150mm)

• Năng suất cao

• Kích thước máy lớn nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

Nắn trên máy cán ren

Gia công lỗ tâm

• Các loại lỗ tâm thường sử dụng

Gia công lỗ tâm

• Sản xuất đơn chiếc: khoan tâm trên máy tiện

kết hợp vạt mặt đầu, trên máy khoan bằng

mũi khoan tâm chuyên dùng

– Không đảm bảo độ đồng tâm vì có 2 lần

gá đặt

• Sản xuất hàng loạt và hàng khối: thực hiện

trên máy chuyên dùng

Gia công lỗ tâm

• Sản xuất hàng loạt và hàng khối: thực hiện

trên máy chuyên dùng