Chế Độ Nhiệt Trong Gia Công Áp Lực

Chươngư3 Chếưđộưnhiệtưtrongư giaưcôngưápưlực CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực ưchọnưchếưđộưnungưnóngư vàưlàmưnguội mục đích nung nóng phôi để rèn tợng xẩy nung nóng phôi 1.1 mục đích nung nóng Nung nóng kim loại trớc gia công áp lực nhằm nâng cao tính dẻo, giảm khả chống biến dạng chúng, tạo điều kiện thuận lợi cho qúa trình biến dạng CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 1.2 Các tợng xảy nung nóng 1.2.1 nứt nẻ Vết nứt nẻ bè mặt bên phôi nung, có ảnh hởng đến chất lợng làm việc sản phẩm sau Nguyên nhân Nứt nẻ tác dụng ứng suất nhiệt nung nóng không đều, nung nóng với tốc độ không hợp lý Đối với thép tợng nứt nẻ thờng xảy nhiệt độ nung dới 8000C kim loại có tính dẻo thấp, mức độ truyền nhiệt Vì không nên nung với tốc độ cao giai đoạn CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 1.2.2 oxy hoá Kim loại tiếp xúc với không khí khí lò nung nên dễ bị oxy hoá tạo nên lớp vảy sắt bề mặt Lớp vảy sắt làm hao tổn kim loại tới ữ 3,5%, có trờng hợp đến ữ 6%), gây khó khăn cho qúa trình gia công, giảm chất lợng chi tiết gây hao mòn dụng cụ thiết bị lớn Qúa trình oxy hoá xảy khuếch tán nguyên tử ôxy vào lớp kim loại khuếch tán nguyên tử kim loại qua lớp oxit mặt phôi nung CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Với thép nung, qúa trình oxy hoá xảy nh sau: Nguyên tử sắt có lực mạnh với oxy nên khuếch tán phía mặt để kết hợp với oxy tạo nên vảy sắt Fe2O3 Khi nồng độ đạt tới lợng xác định xảy chuyển biến oxy, Fe3O4 chuyển thành Fe2O3 , FeO tạo thành Fe3O4 ; lớp FeO nằm lớp vảy sắt tạo mặt thép nung gồm có hai phần, phần xốp hơn, làm cho vảy dễ tách khỏi thép nung để tạo nên lớp vảy nhiệt độ bình thờng mặt thép kim loại th ờng có lớp oxit mỏng Đối với thép lớp mỏng Fe2O3 Khi nung nóng lớp chuyển dần thành màu nâu Nhiệt độ nung 5700C lớp oxit sắt tăng lên gồm ba phần: phần Fe2O3 , Fe3O4 FeO Nhiệt độ tiếp tục tăng lớp oxit bị cháy, đồng thời tạo nên lớp oxit (FeO cháy 13770C, Fe3O4 cháy 15270C, Fe2O3 cháy 15650C) CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 1.2.3 Hiện tợng bon Hiện tợng bon, hay gọi tợng thoát than, tợng mát bon bề mặt vật nung, làm thay đổi tính chi tiết, gây cong, vênh, nứt nẻ Các khí làm bon lớp bề mặt phôi nung O2 , CO2 , H2O , H2 Chúng tác dụng với bít sắt Fe3C thép theo phản ứng sau: Fe3C +O2 = Fe + CO Fe3C + O2 = Fe + CO Fe3C + H2O = Fe + CO + H2 Fe3C + H2 = Fe + CH4 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 1.2.4 Hiện tợng nhiệt Nếu nhiệt độ nung nóng cao hạt ôstenit lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm nhiều, tạo nên nứt nẻ gia công giảm tính chi tiết trình làm việc sau Đối với thép bon nhiệt độ nhiệt dới đờng đặc khoảng 1500C trở lên (nhiệt độ nhiệt t0qn t0đặc 1500C) Nếu thời gian giữ nhiệt độ nhiệt lâu hạt ôstenit lớn, kim loại dẻo CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 1.2.4 Hiện tợng cháy Khi kim loại nung nóng tới nhiệt độ cao nhiệt độ nhiệt (gần đờng đặc) tinh giới hạt bị oxy hoá mãnh liệt, không khả liên kết bền vững hạt kim loại với nhau, làm tính liên tục kim loại, độ bền độ dẻo kim loại giảm rõ rệt; kim loại bị cháy gia công đợc nữa, có đa vào lò nấu lại chặt vứt bỏ phần bị cháy Rất dễ phát hiện tợng cháy Khi thép bon bị cháy phát ánh sáng mạnh có nhiều tia lửa bắn CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Chế độ nung nóng phôi rèn 2.1 Chọn khoảng nhiệt độ gia công áp lực Nhiệt độ nung lớn cho phép phải đảm bảo cho kim loại có độ dẻo cao Nhiệt độ nên chọn gần sát với nhiệt độ sinh tợng nhiệt, nhng phải đảm bảo luôn nhỏ nhiệt độ nhiệt (t0qn) để kim loại không bị nhiệt hay cháy nung Nhiệt độ nung nóng lớn cho phép nhiệt độ bắt đầu gia công (t0bd) Nhiệt độ kết thúc gia công (t0kt) chọn thấp, nhng kết thúc gia công nhiệt độ phôi cao 10 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Cách xếp phôi Hệ số Cách xếp phôi Hệ số 14 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Đối với thép hợp kim thời gian nung chia làm hai giai đoạn, giai đoạn dự nhiệt để nâng nhiệt độ phôi đến khoảng 8500C giai đoạn nung phôi tiếp tục để đạt tới nhiệt độ bắt đầu rèn Thời gian nung giai đoạn đầu Z1 , giai đoạn hai Z2 Thời gian chung để nung phôi từ lúc nguội đến lúc đạt nhiệt độ bắt đầu rèn Z: Z = Z1 + Z2 Z1 = 13,3..D Z2 = 6,7..D Khi nung phôi lò liên tục thời gian nung tính theo công thức sau đây: Z = k.D (h) Z thời gian nung (h) D đờng kính hay cạnh nhỏ phôi (cm) k hệ số phụ thuộc loại vật liệu: thép bon k = 0,1 ữ 0,15; thép hợp kim kết cấu k = 0,15 ữ 0,20; thép hợp kim cao thép dụng cụ k = 0,3 ữ 0,4 15 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Nếu kể đến ảnh hởng tỷ lệ chiều dài L với đờng kính phôi (hay cạnh nhỏ phôi) D, đợc thể thông qua hệ số công thức tính thời gian nung có dạng sau: Z = .k..D L Khi > = D L =2 = 0,98 D L = 1,5 = 0,92 D L =1 = 0,71 D Số lợng phôi cần nung lò để đảm bảo cho máy làm việc liên tục đợc xác định theo công thức: Z N = T + (cái) Z thời gian nung, (phút) T thời gian rèn dập phôi thực tế, (phút) 16 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Thiết bị nung Để nung nóng phôi trớc rèn dập sử dụng số loại lò nung khác Dới giới thiệu số loại lò thông dụng sản xuất 3.1 lò rèn thủ công 17 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Lò buồng Với lò buồng hay gọi lò phản xạ phân bố nhiệt độ tơng đối đồng khoảng không gian công tác lò Buồng lò kín, khống chế đợc nhiệt độ nung, xếp nhiều phôi, hao phí kim loại ít, phôi không trực tiếp tiếp xúc với nhiên liệu Lò buồng dùng nhiên liệu rắn 18 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 3.2.2 lò buồng dùng nhiên liệu lỏng 19 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 3.2.3 lò buồng dùng nhiên liệu khí 20 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 3.3 Lò liên tục 21 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 3.4 Lò dùng lợng điện 3.4.1 lò điện trở 22 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực 3.4.2 Lò cảm ứng 23 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Làm nguội sau rèn Sau rèn xong, việc làm nguội vật rèn phải đợc quan tâm đầy đủ, phải xác định đợc tốc độ làm nguội hợp lý để đảm bảo chất lợng vật rèn Ta biết kim loại vật rèn nguội dần sau rèn xong có thay đổi thể tích, độ hạt, tổ chức Lớp kim loại bên nguội nhanh bên nên giảm thể tích nhanh hơn, kết làm cho lớp bị kéo lớp bị nén, gây ứng suất d lớn gây nên biến dạng làm cho kích thớc hình dạng vật thay đổi, chí làm cho vật rèn bị nứt nẻ bên bề mặt Cần vào thành phần hoá học, tiết diện vật rèn hình dáng bề mặt để xác định tốc độ nguội hợp lý chọn phơng pháp làm nguội thích hợp Có ba phơng pháp làm nguội: Nguội tự nhiên không khí tĩnh, nguội hòm nguội lò 24 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Chọn máy búa ứng với nguyên công chồn Trọng lợng phần rơi máy búa cần thiết để chồn phôi có tiết diện tròn vuông xác định theo công thức: D G = 1, 7.(1 + 0,17 ). V (kg) H đây: D1 đờng kính phôi sau chồn, mm H1 chiều cao phôis au chồn, mm ch ứng suất chảy kim loại nhiệt độ chồn, kg/mm2 k mức độ biến dạng nhát đập cuối Với vật rèn lớn k = 0,025; vật rèn bé k = 0,060 V thể tích phôi, cm3 s k 25 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực Chọn máy búa ứng với nguyên công vuốt Trọng lợng đầu rơi búa để vuốt xác định theo công thức sau: S G = 1, 7.v.(1 + 0,17 ). s h0 b0 S (kg) h0 G trọng lợng phần rơi búa, kg hệ số, phụ thuộc vào dạng đầu búa (đầu búa phẳng = 1, đầu búa lợn tròn = 1,25) S trị số chuyển phôi hay bớc vuốt, cm h0 , b0 chiều cao chiều rộng ban đầu phôi, cm (vuốt phôi tròn h0 = b0 = d với d đờng kính phôi) ch - ứng suất chảy nhiệt độ rèn, kg/mm2 - mức độ biến dạng sau nhát đập (khi rèn thép = 0,3) 26 CHƯƠng III Chế độ nhiệt gia công áp lực chọn máy ép ứng với nguyên công đột lỗ Lực cần thiết máy ép để đột lỗ chày đột xác định theo công thức sau: D d P = (2 + 1,1.ln ) (kg) d d - đờng kính chày đột, mm D - đờng kính phôi, mm ch - ứng suất chảy kim loại nhiệt độ đột lỗ s 27 CHƯƠng III Công nghệ rèn tự 28