nghiên cứu công nghệ ép chảy thuận nghịch micro để chế tạo các chi tiết tiếp điểm trong công nghiệp điện tử

• Mục đích nghiên cứu của luận văn: Đề tài đi vào nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình ép chảy thuận nghịch micro chi tiết tiếp điểm ứng dụng trong công nghiệp điện tử, tiến

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

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ÉP CHẢY THUẬN NGHỊCH MICRO

ĐỂ CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT TIẾP ĐIỂM TRONG CÔNG NGHIỆP

1

LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Nguyễn Thị Thu - học viên lớp Cao học Chế tạo máy – Khoá 2009 – Viện Cơ Khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan bản luận văn thạc

sỹ khoa học này do tôi tự làm, không sao chép nguyên bản của ai Các nguồn tài liệu là

do tôi thu thập và dịch từ các tài liệu chuẩn nước ngoài Số liệu trong bản luận văn này là

số liệu thực tế, không bịa đặt

Nếu có bất cứ sai phạm nào tôi xin chịu trách nhiệm trước hội đồng tốt nghiệp và nhà trường

Học viên cao học

Nguyễn Thị Thu

2

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

MỞ ĐẦU……… … 10

CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH VẬT LIỆU 12

1.1.Tạo hình bằng phương pháp gia công áp lực 12

1.2 Phương pháp dập tấm 12

1.3 Phương pháp dập khối 14

1.4 Công nghệ tạo hình các chi tiết Micro 13

1.5 Ngành công nghiệp điện tử tại Việt Nam 15

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP MICRO 20

2.1 Cơ sở lý thuyết………20

2.2.1 Vật liệu 21

2.1.2 Ảnh hưởng của kích thước hạt 22

2.1.3 Ảnh hưởng của ma sát 26

2.1.4 Ảnh hưởng của tốc độ 27

2.1.5 Ảnh hưởng của siêu âm 28

2.2.Thiết bị và khuôn dập micro……… …… 32

2.2.1.Giới thiệu về thiết bị 32

2.2.1.1 Máy và thiết bị trong nguyên công cắt 32

2.2.1.2 Thiết bị và khuôn nguyên công ép chảy 35

2.2.1.3 Thiết bị và khuôn nguyên công dập nổi ( embossing ): 37

2.3 Các phương pháp gia công khuôn Micro (vi gia công) 37

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐẦU TIẾP ĐIỂM………….…43

3

3.1 Xây dựng bản vẽ sản phẩm 43

3.2 Xác định phương án công nghệ 44

3.3 Tính toán các thông số công nghệ 47

3.3.1.Tính toán phôi 47

3.3.2 Tính toán lực công nghệ 41

3.4 Mô phỏng số quá trình ép chảy thuận nghịch………50

3.4.1 Ảnh hưởng của vận tốc……….53

3.4.2 Ảnh hưởng của ma sát……… 55

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KHUÔN VÀ THIẾT BỊ TẠO HÌNH MICRO … ………….57

4.1 Thiết lập dây truyền chế tạo tổng thể 57

4.2 Khuôn và thiết bị phụ trợ 58

4.2.1 Vật liệu làm khuôn 58

4.2.2 Kết cấu khuôn 59

4.3 Chọn máy……… …63

4.4 Chọn Xi lanh 64

4.5 Xây dựng sơ đồ nguyên lý thuỷ lực: 64

4.6 Thiết kế mạch điều khiển 66

4.7 Kiểm nghiệm 69

4.8 Tính toán, thiết kế cơ cấu cấp phôi tự động……… 74

4.8.1 Giới thiệu chung về cơ cấu cấp phôi tự động 74

4.8.2 Thiết kế cơ cấu cấp phôi tự động cho hệ thống 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………83

T ÀI L IỆ U T HA M KH ẢO… … … … 8 4

4

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Giải nghĩa

1 METL Máy ép thủy lực

4 EDM Gia công xung điện

5 FE Ép chảy thuận

6 FBCE Ép chảy thuận nghịch

7 DCE Ép chảy theo hai hướng

8 IC Mạch tích hợp

9 CNC Computer number control

2 Bảng 2: Tiêu chuẩn dẫn hướng……… ………71

3 Bảng 3: Các chi tiết khuôn……… ……….73

4 Bảng 4: Cơ tính vật liệu làm khung máy là 40X ……… ……… 80

5 Bảng 5: Các thành phần hoá học của thép 40X……… ……… 80

6 Bảng 6 Các thông số của mô hình vật liệu là thép …… …………81

7 Bảng 7 Khảo sát với các vận tốc khác nhau khi ép …… ………….82

8 Bảng 8 Khảo sát ảnh hưởng của hệ số ma sát ………… ………… 83

6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1 Hình 1.1 Dập tấm trong sản xuất oto 15

2 Hình 1.2 Dập tấm phục vụ đời sống sinh hoạt 15

3 Hình 1.3 Các sản phẩm dập khối điển hình 17

4 Hình 1.4 Các chi tiết Micro ứng dụng trong y tế và một số lĩnh vực 18

5 Hình 1.5 Một số linh kiện và chi tiết micro trong điện tử 19

6 Hình 2.1 Ảnh hưởng của kích thước hạt tới độ bền kéo 25

7 Hình 2.2 Đường cong chảy của CuZn30 theo kích thước tương đối -

đường kính phôi

26

8 Hình 2.3 Đường cong chảy của CuZn30 theo kích thước tương đối -

chiều dày phôi

27

9 Hình 2.4 Ảnh hưởng của kích thước hạt 27

10 Hình 2.5 Ảnh hưởng của ma sát 28

11 Hình 2.6 Đồ thị lực với các vận tốc 29

12 Hình 2.7 Quá trình ép có tác động sóng siêu âm 30

33

14 Hình 2.9 Một số kết cấu khuôn dập các chi tiết siêu nhỏ 3

15 Hình 2.10 Máy ép micro sử dụng tay gạt 35

16 Hình 2.11 Máy dập siêu nhỏ của công ty Masmicro 35

17 Hình 2.12 Máy ép chảy NU và một số sản phẩm ép với các đường

kính (1.2 mm, 0.8 mm, 0.48 mm) 35

18 Hình 2.13 Sơ đồ kết cấu máy ép NU 36

19 Hình 2.14 Máy ép chảy có hệ thống gia nhiệt 37

20 Hình 2.15 Khuôn và thiết bị dập nổi 38

21 Hình 2.16 Khuôn mico thực hiện bằng các phương pháp vi gia công 39

22 Hình 2.17 Khuôn được phay vi mô với các phần tử micro

7

28 Hình 3.4 Vùng biến dạng trong mô hình ép chảy 50

30 Hinh 3.6 Kết quả mô phỏng bằng phần mêm deform 3D 61

31 Hình 4.1 Sơ đồ dây truyền sản xuất 62

32 Hình 4.2 Nguyên lý hoạt động của máy 63

34 Hình 4.4 Gia công chày cối bằng phương pháp xung điện 65

39 Hình 4.9 Cụm xylanh SSD2-L-16-40-T5H-R-M 71

41 Hình 4.11 Thiết bị xử lý JK Flip- Flop TLT 74107 74

42 Hình 4.12 Sơ đồ logic điều khiển 75

43 Hình 4.13 Biến dạng lưới của bài toán 77

45 Hình 4.15 Ứng suất tương đương Von-mises 79

46 Hình 4.16 Cơ cấu cặp bằng chêm dùng cho phôi băng và phôi tròn 79

47 Hình 4.17 Cơ cấu cặp kiểu má kẹp 80

48 Hình 4.18 Một số dạng đĩa cấp phôi 81

49 Hình 4.19 Hệ thống cấp phôi rung thực tế 81

50 Hình 4.20 Hệ thống cấp phôi kiểu rung 82

Phương pháp ép chảy thuận nghịch chi tiết micro cho năng suất và chất lượng cao,

và hiện nay đang được áp dụng trên thế giới Với tính chất là dùng trong công nghệ micro nên bộ khuôn để chế tạo nó cũng rất nhỏ Thiết bị sử dụng để chế tạo cũng nhỏ gọn

và đồng nghĩa với việc tiêu tốn ít năng lượng Công nghệ ép chảy, đặc biệt là những chi tiết siêu nhỏ hiện chưa được áp dụng tại Việt Nam Do vậy, tôi chọn đề tài luận văn thạc

sỹ của tôi là “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ÉP CHẢY THUẬN –NGHỊCH MICRO ĐỂ CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT TIẾP ĐIỂM TRONG CÔNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ” để tìm hiểu,

khảo sát, nghiên cứu công nghệ tiên tiến này Việc khảo sát, nghiên cứu và tiến tới đưa vào sản xuất ứng dụng chính là cùng chung tay góp phần đẩy mạnh nền công nghiệp của đất nước

• Lịch sử nghiên cứu:

Từ trước tới nay, chúng ta chỉ tập trung nghiên cứu và chế tạo các chi tiết có kích thước cỡ minimeter trở lên mà quên mất một điều rằng: trong thực tế tồn tại rất nhiều các chi tiết có kích thước cỡ micrometer hay nanometer Đó chính là các chi tiết trong các linh kiện điện tử, y tế, ôtô… Nhu cầu các chi tiết như vậy ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng Trong vài thập kỷ gần đây, trên thế giới

9

xuất hiện công nghệ mang tên Microforming, chính là công nghệ sản xuất các chi tiết siêu nhỏ mà ở Việt Nam chưa có một công trình nghiên cứu cụ thể nào về vấn

đề này để áp dụng đưa vào sản xuất thực tế

• Mục đích nghiên cứu của luận văn:

Đề tài đi vào nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình ép chảy thuận nghịch micro chi tiết tiếp điểm ứng dụng trong công nghiệp điện tử, tiến tới nắm được phương pháp để tiến hành sản xuất các dạng sản phẩm này trong nước

• Một số luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả:

- Phương pháp ép chảy được áp dụng từ rất lâu ở nước ta, tuy nhiên phương pháp

ép chảy micro là hướng nghiên cứu mới, do vật liệu ở dạng rất nhỏ, do đó có những đặc tính khác so với ép chảy thông thường

- Ảnh hưởng đến quá trình ép chảy micro các chi tiết tiếp điểm trong thiết bị điện, điện tử như: ma sát, vật liệu, tốc độ biến dạng Từ đó sẽ là cơ sở để nghiên cứu hoàn thiện các yếu tố khác trong quá trình ép chảy vật liệu siêu nhỏ

• Phương pháp nghiên cứu:

Hiện nay có nhiều phương pháp để nghiên cứu các vấn đề khoa học Với đề tài

“Nghiên cứu công nghệ ép chảy thuận nghịch micro các chi tiết tiếp điểm trong công nghiệp điện tử” tôi lựa chọn phương pháp nghiên cứu bằng mô phỏng số, sử dụng phần

mềm LS Deform 3D để nghiên cứu dựa trên các điều kiện đề bài đã lựa chọn

Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2011

Học viên

Nguyễn Thị Thu

10

NỘI DUNG CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH VẬT LIỆU

1.1 Tạo hình bằng phương pháp gia công áp lực

Gia công áp lực là phương pháp tạo hình vật liệu dựa trên cơ sở biến dạng dẻo của vật liệu, chiếm một vị trí quan trong trong ngành cơ khí chế tạo và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như chế tạo ôtô, xe máy, máy công cụ, sản phẩm phục vụ đời sống Công nghệ gia công áp lực được phân thành các loại hình: công nghệ dập tấm, công nghệ dập khối, và công nghệ dập đặc biệt

1.2 Phương pháp dập tấm

Hiện nay dập tấm là một trong những phương pháp gia công kim loại tiên tiến nhất,

nó được áp dụng rộng rãi trong hầu hết các nhà máy chuyên môn sản xuất rèn dập cũng như các nhà máy chế tạo và sửa chữa cơ khí khác Ở các nước có nền công nghiệp tiên tiến, quá trình sản xuất dập tấm được tự động hoá và cơ khí hoá với mức độ cao, nhiều loại thiết bị mới có công suất lớn và có những tính năng kỹ thuật đặc biệt đã được thiết kế

và chế tạo

Mặt hàng dập tấm rất phong phú và đa dạng Nó không những bao gồm những sản phẩm phục vụ nhu cầu đời sống hàng ngày của nhân dân mà còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như chế tạo máy, kỹ thuật điện, chế tạo ô tô, máy bay, chế tạo thiết bị dụng cụ máy chính xác vv

Sản xuất dập tấm được áp dụng rộng rãi như vậy vì nó có nhiều ưu việt so với các phương pháp gia công kim loại khác

Về mặt kỹ thuật: Bằng phương pháp dập tấm có thể thực hiện được những công việc phức tạp bằng những động tác đơn giản của thiết bị, có thể chế tạo được những chi tiết hết sức phức tạp mà đôi khi những phương pháp gia công kim loại khác không thể hoặc chế tạo khó khăn Độ chính xác của chi tiết dập tấm tương đối cao, bảo đảm lắp lẫn tốt, không cần phải gia công lại bằng cắt gọt Kết cấu của chi tiết dập tấm cứng vững bền nhẹ, mức độ hao phí vật liệu không lớn

Về mặt kinh tế: Sử dụng phương pháp dập tấm tiết kiệm được nhiều nguyên vật liệu,

có điều kiện thuận tiện để cơ khí hóa và tự động hoá quá trình sản xuất do đó năng suất lao động cao Quá trình thao tác trên máy đơn giản không cần thợ bậc cao, lại thường sản xuất hàng loạt lớn do đó giá thành hạ

11

Một số hình ảnh về sản phẩm dập tấm của ngành gia công áp lực:

Hình 1.1 Dập tấm tấm trong sản xuất ô tô

Hình 1.2 Dập tấm phục vụ đời sống sinh hoạt

+ Do độ bền độ cứng được tăng lên nên kích thước chi tiết giảm đi, chi tiết sẽ gọn nhẹ hơn

+ Cho năng suất cao, thao tác đơn giản không cần thợ bậc cao và có khả năng chế tạo rất linh hoạt từ chi tiết nhỏ tới những chi tiết rất lớn

Tuy nhiên gia công bằng phương pháp dập thể tích cũng có các nhược điểm sau:

+ Không dập được những chi tiết phức tạp, chi tiết quá lớn như phương pháp đúc

+ Hầu hết quá trình tạo hình được thực hiện ở trạng thái nóng nên quá trình thao tác và tự động hóa phức tạp hơn

+ Độ chính xác, độ bóng thấp hơn so với gia công cơ Tuy nhiên hiện nay đã có những phương pháp dập tiên tiến, có thể dập ra những chi tiết có độ bóng, độ chính xác cao do đó đối với một số mặt hàng gia công áp lực có phần vượt gia công cơ và người ta có khuynh hướng dùng phương pháp gia công kim loại bằng áp lực để tránh phải gia công cơ

Đặc biệt là dập thể tích trên máy ép trục khuỷu dập nóng với các đặc điểm của nó như máy làm việc êm, thân máy và cụm trục khuỷu thanh truyền có độ cứng vững tốt, dẫn hướng êm, chính xác, tốc độ của máy nhanh, có thể đẩy phôi tự động Các đặc điểm này sẽ cho sản phẩm có kích thước chính xác, góc nghiêng ở thành vật rèn nhỏ, lượng dư gia công cơ nguyên công tiếp theo ít, mức độ biến hình trên các tiết diện của vật rèn tương đối đều dẫn đền cơ lý tính của vật rèn cũng đều trong hàng loạt vật rèn, độ lệch khuôn ít, phế phẩm ít nên tiết kiệm được vật liệu, do hành trình cố định nên chiều cao vật rèn là rất chính xác Hơn nữa dập thể tích trên máy ép trục khuỷu còn cho năng suất gấp 2÷3 lần so với khi dập trên máy búa

Sản phẩm của dập thể tích rất phong phú và đa dạng, chúng có hình dạng, kích cỡ và vật liệu khác nhau Khối lượng của vật dập có thể từ vài chục gam đến một vài tấn ở các

1.4 Công nghệ tạo hình các chi tiết Micro

Những năm gần đây, ngoài những sản phẩm máy móc, sinh hoạt truyền thống, nhu cầu của thực tế đòi hỏi những sản phẩm nhỏ nhẹ, tích hợp nhiều chức năng đã làm xuất hiện cuộc cách mạng công nghệ trong thiết kế và chế tạo các chi tiết nhỏ, dẫn đến nhiều ứng dụng sáng tạo trong ngành công nghiệp ô tô, y tế, giám sát môi trường, quốc phòng, vv… Các quy trình được sử dụng để đạt được kích thước nhỏ như vậy là rất nhiều và thay đổi từ kỹ thuật thông thường sang những công nghệ phức tạp hơn, như phương pháp tiếp cận dựa trên hệ vi cơ điện tử MEMS,… Những nghiên cứu về lĩnh vực như vậy được gọi

là Microforming - tạo hình siêu nhỏ Nó được định nghĩa là việc sản xuất các bộ phận hoặc cấu trúc với ít nhất kéo kích thước trong phạm vi vài milimet Chế tạo những chi tiết

có kích thước bình thường và những chi tiết có kích thươc micromet có những sự khác nhau lớn Những ảnh hưởng của việc giảm kích thước trong một quá trình sản xuất gần đây đã được nghiên cứu bởi nhiều nhà nghiên cứu khác nhau

14

Một ví dụ tiêu biểu về các chi tiết micro là các pin nối, được sử dụng rộng rãi trong máy tính, thiết bị liên lạc và các sản phẩm điện tử khác Cùng với các sản phẩm vi sinh,

họ có một giá trị thị trường là $45 tỷ USD năm 2003 và có tốc độ tăng trưởng hàng năm

là 20% Những sản phẩm micro ngày nay rất đa dạng, phong phú, được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực cuộc sống

Hình 1.4 Các chi tiết Micro ứng dụng trong y tế và một số lĩnh vực

15

Hình 1.5 Một số linh kiện và chi tiết micro trong điện tử

Trong công nghệ micro, để thuận tiện trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và chế tạo, sản xuất người ta cũng được phân chia ra những loại khác nhau chế tạo như chế tạo macro thông thường như: uốn, cắt, đột, ép chảy, dập nổi,…

1.5 Ngành công nghiệp điện tử tại Việt Nam

Trong những năm gần đây, sau khi nước ta gia nhập WTO với một thị trường ngày càng mở cửa, hội nhập với thế giới, Việt Nam đã trở thành nơi hấp dẫn các nhà đầu tư nước ngoài, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ điện, điện tử Các nhà đầu tư nước ngoài

đã mang vào nước ta những phương thức quản lý, kinh doanh tiên tiến và công nghệ hiện đại Tuy nhiên, theo giới chuyên gia nhận định cho đến tận năm 2011 khi nói về sự phát triển của các doanh nghiệp điện tử Việt Nam: Công nghiệp Điện tử ở Việt Nam có thể nói gần như con số “0” Có tới 95 đến 98% sản phẩm điện tử, tin học xuất đi từ Việt Nam

là của các Doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài Hàm lượng chất xám và giá trị gia tăng trong các sản phẩm điện tử, máy tính xuất đi từ Việt Nam chỉ vài phần trăm Đa số các sản phẩm của các Doanh nghiệp Điện tử Việt Nam xuất khẩu vẫn dừng lại ở lắp ráp, phần lớn linh kiện nhập khẩu từ nước ngoài

Ngành công nghiệp điện tử Việt Nam có tới 70% số doanh nghiệp điện tử nhỏ và vừa theo con đường lắp ráp, số còn lại muốn tạo bước đột phá bằng cách mạnh dạn đầu tư thiết

kế, tạo ra sản phẩm mang thương hiệu riêng để đẩy mạnh giá trị gia tăng và cạnh tranh với thương hiệu nước ngoài Nhiều quốc gia trong khu vực đã thành công khi lấy ngành này làm đòn bẩy để hiện đại hóa, họ đã kết hợp trong hợp tác quốc tế sử dụng nguồn đầu tư nước ngoài để thúc đẩy sản xuất trong nước Vì vậy mà khi nhà đầu tư nước ngoài rút đi, Hàn Quốc còn có Sam Sung, LG; Thái Lan và Malaixia có nền công nghiệp phụ trợ lớn mạnh, Trung Quốc kết hợp được cả hai loại này Còn Việt Nam vẫn ở điểm xuất phát thấp Công nghiệp sản xuất phụ tùng linh kiện và công nghiệp phụ trợ của Việt Nam phát triển ì

16

ạch nên tỷ lệ nội địa hóa và giá trị gia tăng của sản xuất thấp Doanh thu xuất khẩu đồ điện

tử của Việt Nam vào khoảng 3,5 tỷ USD Nhưng thực phần lớn vẫn là của doanh nghiệp FDI

Theo nhận định đánh giá chung, ngành công nghiệp điện tử có nhiều khả năng tạo

sự tăng trưởng đột biến trong thời gian tới và nếu có những định hướng phát triển phù hợp thì đây sẽ là một trong những ngành tạo ra kim ngạch xuất khẩu lớn của Việt Nam trong những năm tới Tuy nhiên nếu chỉ nhập khẩu bộ linh kiện rồi lắp ráp và sau đó gắn thương hiệu Việt thì chỉ trong tương lai gần, các doanh nghiệp trong nước sẽ thua cuộc trên chính sân nhà Vì vậy cần tìm ra hướng đi mũi nhọn, thế mạnh cho ngành công nghiệp để tạo ra sự tăng trưởng bền vững thì khả năng làm chủ công nghệ tạo hình Micro

là hết sức cần thiết

Trong kĩ thuật có rất nhiều loại vật liệu được sử dụng để chế tạo ra các chi tiết sử dụng vào những mục đích rất khác nhau Nhưng trong lĩnh vực chế tạo những chi tiết Micro hiện nay đa phần được sử dụng vào trong lĩnh vực điện, điện tử nên vật liệu chủ yếu được sử dụng là Đồng (Cu), Nhôm (Al) Trong thực tế người ta ít sử dụng đồng nguyên chất mà sử dụng hợp kim đồng Hợp kim đồng được chia ra làm hai nhóm: Latong và Brong Latong hay còn gọi là đồng thau, là hợp kim của đồng với nguyên tố chủ yếu là kẽm Brong có tên gọi là đồng thanh là hợp kim của đồng với các nguyên tố trừ kẽm Latong được chia 2 loại: Latong đơn giản (chỉ có đồng và kẽm) và Latong phức tạp (có thêm một số nguyên tố khác)

LcuZn30: Latong có 70% Cu và 30% Zn

LcuZn38AL1Fe1: Latong có 38% Zn; 1%Al; 1%Fe; còn lại là Cu

Latong đơn giản trong thực tế dùng loại chứa ít hơn 45% Zn nên tổ chức của nó chỉ

có dung dịch rắn α và pha điện tử β

α là dung dịch rắn của kẽm trong đồng có mạng lập phương tâm mặt chứa 39% Zn ở

454oC Đây là pha chủ yếu quyết định tính chất của Latong Khi hòa tan vào đồng, kẽm làm tăng độ bền khá mạnh nhưng không làm giảm độ dẻo của hợp kim Độ dẻo cao nhất ứng với 30% Zn

β là pha điện tử ứng với công thức CuZn (N =3/2) là pha cứng và giòn hóa bền cho Latong Do vậy không dùng Latong chứa hơn 45% Zn vì lúc này tổ chức chỉ toàn β nên rất giòn Trong thực tế chỉ dùng loại dưới 40% Zn với hai loại Latong 1 pha và Latong 2 pha

18

Latong 1 pha: thường chứa ít hơn 35% Zn có tính dẻo cao, được cán nguội thành bán thành phẩm làm chi tiết máy qua dập sâu Latong với lượng kẽm nhỏ từ 5 đến 12% có mầu đỏ nhạt dùng làm tiền xu, huy hiệu khuy áo quần, dây kéo Latong chứa 20% Zn có màu vàng giống như vàng nên được dùng làm đồ trang sức Latong chứa khoảng 30% Zn

có độ dẻo cao dùng làm vỏ đạn các loại… Latong 1 pha thường được pha thêm 0,4 - 3%

Pb để dễ cắt gọt

Latong 2 pha: thường chứa đến 40% Zn tổ chức 2pha (α+ β) có pha thêm chì để tăng tính gia công cắt Latong 2 pha cứng, bền và ít dẻo hơn so với loại 1 pha được cung cấp dưới dạng băng, ống, tấm để làm các chi tiết máy đòi hỏi độ bền cao

Latong phức tạp: ngoài Cu và Zn còn cho thêm các nguyên tố Pb để tăng tính cắt gọt,

Sn (để tăng tính chống ăn mòn trong nước biển), …Latong phức tạp dùng làm các chi tiết máy yêu cầu độ bền cao hơn, làm việc trong môi trường nước biển Dưới đây là bảng ký hiệu của một số Latông thường gặp:

Một số vấn đề hết sức quan trọng trong sự tham gia của nguyên tố Zn trong hợp kim của đồng Ta xét sự ảnh hưởng của kẽm trong hợp kim đồng:

- Kẽm rẻ hơn đồng nên kết hợp chặt chẽ với đồng làm tăng hiệu quả về kinh tế

- Kẽm có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn đồng nên dễ hòa tan vào trong dung dịch khi kết hợp với đồng

- Kẽm làm tăng độ bền kéo

- Kẽm làm tăng hệ số hóa bền biến dạng: n

б = L.εn

n dao động từ 0,4 đối với đồng nguyên chất đến 0,6 đối với hợp kim đồng 35% Zn

N cũng phụ thuộc vào kích thước hạt

2.1.2 Ảnh hưởng của kích thước hạt

Các phương pháp làm nhỏ hạt

19

Phần lớn các kim loại được luyện bằng phương pháp nấu chảy lỏng sau đó đúc thành hình sản phẩm hay bán thành phẩm Chất lượng của vật đúc phụ thuộc phần lớn vào quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn, sau đó là quá trình kết tinh

Sự kết tinh bao gồm qua trình tạo mầm và sau đó các mầm phát triển lên Khi các mầm sinh ra đầu tiên phát triển lên, trong kim loại lỏng vẫn tiếp tục sinh ra các mầm mới Quá trình cứ như vậy cho đến khi kim loại lỏng kết tinh hết Các hạt tạo thành có kích thước không đồng đều, những hạt mầm sinh ra trước sẽ có kích thước lớn hơn do có điều kiện phát triển Những hạt do các mầm sinh ra sau cùng càng ít có điều kiện phát triển nên nhỏ hơn

Kích thước hạt kim loại là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng kim loại (chủ yếu là cơ tính) Trong kĩ thuật đúc khuôn có xu hướng làm nhỏ hạt kim loại vì hạt nhỏ có cơ tính tốt hơn và ít giòn hơn

Các phương pháp làm nhỏ hạt trong thực tế :

- Tăng độ quá nguội khi kết tinh: độ quá nguội phụ thuộc vào tốc độ nguội, tốc độ nguội càng lớn thì độ quá nguội càng tăng Vậy ta phải làm nguội thật nhanh Để tăng tốc

độ nguội người ta thường dùng khuôn kim loại có tính dẫn nhiệt cao thay cho khuôn cát

Có thể dùng nước lạnh làm nguội ngoài thành khuôn kim loại

- Tăng số lượng tâm mầm không tự sinh: người ta cố ý cho vào kim loại lỏng các chất đặc biệt để giúp cho sự tạo mầm không tự sinh: ví dụ trước khi rót thép người ta cho một lượng nhỏ nhôm vào thùng thép lỏng Nhôm sẽ kết hợp với oxy, nito hòa tan trong thép tạo ra các phần tử Al203, AlN rất nhỏ mịn hơn

- Hạn chế tốc độ phát triển mầm: người ta cho vào kim loại lỏng một chất đặc biệt,

nó hòa tan và hấp thụ bề mặt mầm, hạn chế sự phát triển dài của mầm Ví dụ: khi đúc hợp kim nhôm - silic người ta cho vào một hỗn hợp muối natri, chúng hòa tan vào và hạn chế

sự phát triển của tinh thể silic Do vậy làm hạt nhỏ

Ảnh hưởng của kích thước hạt

- Ảnh hưởng của kích thước hạt lên độ bền kéo

Định luật Hall- Petch:

Theo Hall-Petch: бy = бo+ [1]

Trong đó: K là hệ số

d là kích thước hạt

20

Hình 2.1 Ảnh hưởng của kích thước hạt tới độ bền kéo

Hall - Petch đã tiến hành thí nghiệm kéo với mẫu Latong CuZn30 Hạt được làm nhỏ đến 0,02mm Nhìn vào biểu đồ ta thấy rằng độ bền kéo (бk) càng tăng khi kích thước hạt càng nhỏ Điều đó có nghĩa là hạt kim loại càng nhỏ thì kim loại càng khó biến dạng Tuy nhiên, trong bài toán dập siêu nhỏ, kích thước hạt phải so với đường kính phôi hay chiều dầy phôi thì bài toán mới có ý nghĩa Tức là xét sự tương quan giữa hạt với đường kính phôi và chiều dày phôi

21

Hình 2.2 Đường cong chảy của CuZn30 theo kích thước tương đối - đường kính phôi

Hình 2.3 Đường cong chảy của CuZn30 theo kích thước tương đối - chiều dày phôi

Hình 2.4 Ảnh hưởng của kích thước hạt

Như chúng ta đã biết rằng trong vật liệu kim loại quá trình đúc hay trong giai đoạn tạo hình, lớp bề mặt vật liệu thường có kích thước hạt nhỏ hơn cùng với hiện tượng hóa bền, cứng bề mặt do sai lệch mạng tinh thể làm cho ứng suất chảy tăng và vật liệu khó biến dạng hơn Nhìn vào sơ đồ phía trên ta thấy rằng với những chi tiết có kích thước micro, số lượng hạt phân bố trên chiều dày phôi rất ít nên ứng suất chảy của kim loại tăng khi kích thước giảm xuống, điều này gây khó khăn cho quá trình biến dạng vật liệu

- Hệ số ma sát k trong micro (0.38) lớn hơn trong Macro (0,2)

- Bôi trơn trong Micro ma sát giảm đáng kể hơn so với Macro

- Hệ số ma sát giảm khi áp suất tiếp xúc tăng trong điều kiện có bôi trơn

Trong trường hợp thứ hai, có bôi trơn thì diện tích tiếp xúc bề mặt tăng lên dẫn tới áp lực pháp tuyến giảm đáng kể Do đó lực ma sát tạo giữa bề mặt dụng cụ và phôi cũng giảm theo

2.1.4 Ảnh hưởng của tốc độ

23

Theo tài liệu: Institute FEMTO-ST, Applied Mechanics Laboratory 24 chemin de l’Epitaphe, 25000 Besanon, France đã kiểm tra lực tác động trên xylanh nén để kiểm tra ảnh hưởng của tốc độ nén tới lực nén với vật liệu CuZn 10 ở nhiệt độ thường không có bôi trơn

Hình 2.6: Đồ thị lực với các vận tốc

Khảo sát từ tốc độ 0,03mm/s tới 5mm/s đồ thị đã cho thấy đường đồ thị lực gần như trùng khít lên nhau chứng tỏ rằng tốc độ dập không làm ảnh hưởng tới lực dập, cũng có nghĩa vận tốc tạo hình càng nhanh càng tốt để đạt năng suất Tuy nhiên trong điều kiện sản xuât thực tế, khi tốc độ làm việc dụng cụ quá cao sẽ kèm theo rất nhiều vấn đề phát sinh như chế độ nhiệt của dụng cụ, quá trình cấp phôi… mà khi thiết kế cần hết sức chú

ý

Tóm lại, có một điều chắc chắn về tính phức tạp của công nghệ tạo hình các chi tiết

có kích thước micromet Các vấn đề về vật liệu và các yếu tố ảnh hưởng: kích thước hạt,

ma sát đã được đưa ra và nghiên cứu để phục vụ cho việc tính toán công nghệ tiếp theo đối với chi tiết tiếp điểm

2.1.5 Ảnh hưởng của siêu âm

Sóng siêu âm rung động cơ trong chất rắn hoặc chất lỏng, ở một tần số cao hơn ngưỡng nghe đối với con người - siêu âm tần số thấp nhất là 20 kHz Dao động gia công kim loại được cho là xảy ra nếu chu kỳ chuyển động hoặc ứng suất được cộng hưởng trong khuôn hoặc phôi trong quá trình hình thành Ứng dụng năng lượng cao có xu hướng

sử dụng tần số vào cuối thấp của quang phổ (tức là từ 20 kHz đến khoảng 100 kHz)

Sự dao động siêu âm được sử dụng trong lĩnh vực luyện kim (để làm sạch), đánh bóng, đúc, hàn, khoan, cắt, nghiền, vv… Nói cách khác, dao động siêu âm được sử dụng

24

trong hoạt động gia công và biến dạng dẻo Tuy nhiên, kể từ khi gia tốc được đưa ra bởi

sự rung động siêu âm là hơn mười ngàn lần lớn hơn so với trọng lực, hiệu quả rõ rệt của

nó về quá trình biến dạng của kim loại có thể được dự đoán [Lucas,1996] Phạm vi của kim loại tạo thành các quy trình bao gồm ống, dây và bản vẽ tách, ép chảy, Dưới đây là bảng kết quả khảo sát quá trình ép chảy pin tiếp điểm

Bảng 1: Kết quả khảo sát quá trình ép chảy pin tiếp điểm

25

Hình 2.7 Quá trình ép có tác động sóng siêu âm

Từ hình ảnh kết quả những thí nghiệm trên ta thấy rằng sóng siêu âm có ảnh hưởng tương đối nhiều đến bề mặt sản phẩm Khi có tác động của sóng siêu âm bề mặt sản phẩm có xu hướng bằng phẳng, ổn định hơn nhiều so với khi không có sóng siêu âm, đặc biệt là trong vùng chuyển tiếp giữa hai phần tiết diện Những ảnh hưởng này bằng mắt thường không quan sát được và đối với những chi tiết macro thì không có ý nghĩa nhiều nhưng trong tạo hình micro những chi tiết có kích thước rất nhỏ, độ chính xác cực cao thì đây cũng là một yếu tố quan trọng để đạt độ chính xác kích thước

Ngoài ra, khi ghi lại những thông số của tải trong thí nghiệm ép chảy đầu tiếp điểm trong trường hợp có sóng siêu âm tác động và không có sóng tác động ta nhận thấy rằng tải trọng cần thiết được giảm đi đáng kể (10÷25%) khi có sóng siêu âm tác động cho tất

cả các trường hợp ép: FE (ép chảy thuận), FBCE (ép chảy thuận nghịch), DCE (ép chảy theo hai hướng)

Tóm lại, có một điều chắc chắn về tính phức tạp của công nghệ tạo hình các chi tiết

có kích thước micromet Các vấn đề về vật liệu và các yếu tố ảnh hưởng: kích thước hạt,

ma sát đã được đưa ra và nghiên cứu để phục vụ cho việc tính toán công nghệ tiếp theo đối với chi tiết tiếp điểm

2.2 Thiết bị và khuôn dập microforming

2.2.1 Giới thiệu về thiết bị

Thiết bị Microforming cũng tương tự như Macroforming, chúng chỉ khác về tương quan kích thước Thông thường máy dập Micro dùng lực tác động bằng tay hay hệ thống khí nén vì lực biến dạng trong micro nhỏ nhưng xét về tương quan kích thước thì lực biến dạng trong micro lớn hơn rất nhiều biến dạng macro

- Kích thước thiết bị micro nhỏ hơn rất nhiều so với thiết bị dập trong macro, có những máy ép chỉ nhỏ bằng lòng bàn tay hoặc nhỏ hơn

26

- Có hệ thống cấp phôi tự động chính xác

- Tốc độ dập của máy dập trong micro lớn hơn rất nhiều so với dập trong macro, tốc

độ có thể đạt 20.000 nhát/phút

- Quá trình lắp ráp khuôn cực kì phức tạp do kích thước của khuôn nhỏ vì vậy khi lắp

khuôn có hệ thống camera hỗ trợ, đồng thời chúng ta cũng quan sát quá trình biến dạng

của vật liệu

2.2.1.1 Máy và thiết bị trong nguyên công cắt

Trong công nghệ tạo hình tấm chế tạo các chi tiết siêu nhỏ thường được chế tạo

trên các thiết bị có kích thước nhỏ nhưng có độ chính xác rất cao Các thiết bị dập các chi

tiết siêu nhỏ này thường ngoài có cơ cấu dẫn hướng đầu trượt còn có thêm các trụ và bạc

dẫn hướng để tăng độ chính xác cho dụng cụ gia công Dụng cụ gia công cũng được chế

tạo rất chính xác, lúc lắp đặt cũng cần phải chú ý đến độ chính xác của quá trình lắp ráp

Đặc biệt máy có khả năng gia công cùng lúc với 6 cặp chày cối

Hình 2.8: Máy và khuôn cắt - uốn liên tục

27

Nguyên tắc hoạt động của máy như sau: chuyển động quay của trục khuỷu được lấy

từ chuyển động quay của động cơ thông qua bộ truyền đai, khi trục khuỷu quay thì thanh truyền chuyển động lắc, từ đó tạo chuyển động tịnh tiến cho đầu trượt

Khác với các máy ép trục khuỷu thông thường, ở đây máy không có bánh đà, năng lượng của máy lấy trực tiếp từ động cơ Sở dĩ như vậy là vì: lực công nghệ tạo hình các chi tiết siêu nhỏ không lớn chỉ vài kN, yêu cầu sản xuất hàng loạt nên số nhát đập/phút của đầu trượt phải lớn Máy có hai khuỷu tạo chuyển động nhịp nhàng cho hai đầu trượt Trên máy có gá bộ khuôn cắt uốn liên tục, phôi được cấp liên tục từ bên ngoài vào

Hình 2.9: Một số kết cấu khuôn dập các chi tiết siêu nhỏ

Hình 2.10 Máy ép micro sử dụng tay gạt

28

Những máy này có kết cấu và hoạt động tương đối đơn giản, khi gạt tay gạt xuống (lên) Lực tác động từ tay được truyền qua hệ thống khớp khâu làm đầu trượt đi lên hay xuống và thực hiện quá trình ép

Hình 2.11 Máy dập siêu nhỏ của công ty Masmicro

Đặc tính kỹ thuật của máy như sau:

- Công suất động cơ: 28 kW

- Lực ép danh nghĩa: 9 kN

- Tần số làm việc tối đa: 500 nhát/ phút

- Động cơ tuyến tính được làm mát bằng dầu do trong quá trình làm việc với tần số cao động cơ bị phát nóng

- Máy được điều khiển theo chương trình

- Máy có lắp các cảm biến bảo vệ, khi có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải

2.2.1.2 Thiết bị và khuôn nguyên công ép chảy

Tốc độ lớn nhất của đầu trượt: 0,18mm/s

Kích thước tổng thể theo chiều dài là 50 mm

Máy thuộc loại để bàn có kích thước tổng thể theo chiều dài là 50 mm Đầu trượt được dẫn hướng bởi trụ dẫn hướng và được dẫn động bằng động cơ tuyến tính, cối ép chảy được kẹp chặt lên bàn máy Đầu trượt, trụ dẫn hướng và khối khuôn được nhiệt luyện cứng sau đó gia công cơ đạt độ chính xác bề mặt ± 0,01 mm

Hình 2.13 Sơ đồ kết cấu máy ép NU

30

Nguyên lý hoạt động: Từ động cơ được truyền tới hộp giảm tốc bánh răng Sau đó chuyển đến trục vít 2 được tạo ren theo 2 chiều ngược nhau Khi trục vít 2 chuyển động thì 2 đầu trượt cùng tiến lại gần hoặc ra xa nhau Các qua trình này đều được kiểm tra và giám sát nhờ bộ phận đo lực 4 và cảm biến 5 Sau đó được phản hồi vào vào trục điều khiển 7

Hình 2.14 Máy ép chảy có hệ thống gia nhiệt

Thông số kỹ thuật của máy:

- Lực ép danh nghĩa: 50 kN

- Tốc độ lớn nhất của đầu trượt: 2000mm/s

Ép chảy được tiến hành ở trạng thái nóng, do đó phôi cần phải được nung trước khi tạo hình Do phôi có kích thước nhỏ nên việc nung phôi là khó khăn do chưa có thiết bị nung phù hợp Hầu hết các trường hợp, phôi được nung trực tiếp trên khuôn bằng dòng cảm ứng Máy phải có hệ thống cách điện đảm bảo an toàn cho người sử dụng

Một nguyên công khác cũng được ứng dụng để tạo hình các chi tiết siêu nhỏ ở dạng khối là dập nổi được trình bày dưới đây

2.3.1.3 Thiết bị và khuôn nguyên công dập nổi (embossing):

Nguyên công dập nổi trong micro tạo làm biến dạng cục bộ vật liệu, ra những biến dạng, hoa văn rất nhỏ và tinh xảo Những phần chi tiết rất nhỏ, mắt thường khó có thể quan sát được nên yêu cầu độ chính xác cực cao

31

Hình 2.15 Khuôn và thiết bị dập nổi

Dập nổi thường được tiến hành ở trạng thái nóng, phôi được nung tới nhiệt độ tạo hình trực tiếp trên khuôn bằng dòng cảm ứng Do đó ta phải có một thiết bị nung riêng đặt ở bên ngoài Thiết bị dập tạo hình thường nhỏ, dạng để bàn Đầu trượt được dẫn động nhờ động cơ tuyến tính lắp ở phía trên

2.3 Các phương pháp gia công khuôn Micro (vi gia công)

Công nghệ sản xuất vi gia công được định nghĩa như là những qui trình dùng để chế tạo những chi tiết, những hệ thống mà ở đó kích thước gia công được mô tả ở cấp độ micrometer Công nghệ vi gia công cũng có thể được mở rộng định nghĩa như là những quá trình sản xuất

mà ở đó dụng cụ gia công nhỏ hơn 1mm Vi gia công thuộc nhóm công nghệ không truyền thống Chúng có thể gia công những chi tiết có độ chính xác cao, với những cấu trúc vật thể 3D có kích thước ở cấp độ vi mô Với những kích thước này, các công nghệ gia công truyền thống không thể thực hiện được

32

Hình 2.16 Khuôn mico thực hiện bằng các phương pháp vi gia công

Công nghệ vi gia công đang được ứng dụng hầu hết trong các lĩnh vực công nghiệp như cơ khí chính xác, công nghiệp ôtô, công nghiệp đồng hồ, trong y học, trong những thiết bị cảm biến, điện tử Với công nghệ vi gia công đem lại năng suất cao và chi phí giá thành thấp Ngày nay nó đang được nghiên cứu và phát triển mạnh cho những ứng dụng sau: thiết bị về tim mạch, cấy ghép y khoa, thiết bị điện tử cầm tay, camera, thiết bị không dây, pin nhiên liệu vi mô, Lò phản ứng lưu chất vi hóa, các thiết bị vi trộn, vi van,

vi bơm, các cơ cấu sợi quang học, vi lỗ phun cho vòi phun nhiệt độ cao, vi khuôn, lắp ráp

các thấu kính quang học, kỹ thuật in thạch bản tia X sâu

Một số công nghệ:

Micro EDM:

Micro-EDM (Micro Electro Dis-charge Machining) có khả năng sản xuất những cấu trúc vi mô có dạng rỗng bằng những vật liệu và silicon được quét sơn Độ chính xác của hình dáng chi tiết được xác định thông qua hình dạng của điện cực dụng cụ, quỹ tích di chuyển của nó, khoảng cách phóng điện giữa điện cực và chi tiết gia công Về bản chất, EDM là một quá trình gia công cơ - nhiệt - điện mà ở đó cho phép sử dụng khả năng xói mòn bằng sự phóng điện, tạo lập giữa điện cực dụng cụ và điện cực chi tiết, để bóc đi vật liệu chi tiết gia công Micro-EDM có thể sản xuất được các đối tượng có hình dáng hình học 2 hoặc 3D Đặc biệt, nó có thể đạt được lỗ có đường kính 15 -300µm với dung sai nhỏ hơn +/- 1µm và các dạng bề mặt nhỏ phức tạp nhờ hệ thống CAD/CAM Tốc độ cắt (tốc độ bóc vật liệu) đạt khoảng 25 triệu µm3/s

so với qui trình khoan và phay đã từng nhìn thấy

Quá trình gia công chính xác cao có thể thực hiện được mà không sử dụng lực ép lên trên vật liệu, bao gồm những bề mặt cong, bề mặt nghiêng và những tấm rất mỏng Micro-EDM có thể dễ dàng thực hiện gia công một lỗ có độ sâu 15 -20 lần đường kính

Công nghệ MEMS:

Hệ thống vi - cơ - điện cho phép sử dụng công nghệ chế tạo vi gia công bằng cách tích hợp các phần tử cơ khí, những bộ cảm biến, bộ khuếch đại và điện tử trên lớp nền silicon Thiết bị của MEMS thì rất nhỏ Hơn nữa, MEMS đã từng chế tạo những sợi dây điện của động cơ nhỏ hơn đường kính của sợi tóc Những cổng điện tử được chế tạo bằng cách sử dụng những quá trình mạch tích hợp (IC) liên tiếp như CMOS, Bipolar, hoặc quá trình BICMOS Những chi tiết vi mạch được chế tạo bằng cách sử dụng những qui trình

vi gia công mà ở đó việc bóc ra những phần của tấm mỏng silicon hoặc thêm vào những lớp nền để hình thành nên những thiết bị cơ khí và thiết bị cơ - điện

34

Hình 2.18 Lỗ và bánh răng 2 bậc modun 0.1mm được gia công bằng micro EDM

Công nghệ MEMS đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghệ sinh học, công nghệ thông tin, thiết bị gia tốc kế MEMS cũng được sử dụng cho một loạt thiết bị từ những vật dụng trong gia đình cho đến các chi tiết trang trí trong ôtô

Công nghệ phay micro:

Công nghệ phay micro là một dạng công nghệ thu nhỏ của công nghệ phay thông thường mà ở đó sử dụng dụng cụ cắt gọt nhỏ hơn, cứng hơn hoạt động ở tốc độ cao được dùng trên máy có nhiều trục Phay micro có thể gia công với tốc độ quay của trục chính rất cao Chẳng hạn như máy phay vi mô Kern có thể sử dụng những lưỡi cắt có đường kính nhỏ 100µm, tốc độ 100.000 vòng/phút Độ chính xác gia công có thể đạt được dung sai 2 - 4µm Khi tỉ lệ giữa diện tích bề mặt với thể tích lớn hơn kích thước vi mô, nhiệt phân tán rất nhanh trên bề mặt vật liệu, dụng cụ và ngay cả trên phoi

Hình 2.19 Mũi khoan micro có đường kính 0.25mm và ảnh lưỡi cắt phóng to

Phay vi mô vẫn được phát triển như là một qui trình chế tạo vi mô Nó có tiềm năng đối với việc chế tạo những chi tiết theo lô với đặc trưng kích thước vi mô, chi phí thấp với việc quay vòng vốn nhanh so với những qui trình vi gia công khác

Vi Khoan:

Công nghệ vi khoan không chỉ yêu cầu mũi khoan nhỏ mà còn là phương pháp chuyển động quay tròn chính xác của mũi khoan vi mô và có chu kỳ khoan rất đặc biệt,

bề mặt chi tiết gia công Nhược điểm thứ 2 của lưỡi đục là quá dài so với đường kính mũi khoan, kết quả là lực đẩy dọc theo trục mũi khoan lớn

Mũi khoan vi mô hầu hết được chế tạo bằng thép cobalt hoặc car-bide tungsten Mũi khoan thép thì chi phí ít hơn và dễ dàng mài lại nhưng không cứng và bền bằng những dạng carbide tungsten Góc ở mũi khoan (đỉnh) phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ra nó Thông thường góc ở đỉnh là 118 độ, với những vật liệu cứng thì góc ở đỉnh là 135 độ Mũi khoan vi mô nên được dùng trong chu kỳ khoét mà ở đó mũi khoan được chuyển động ra vô nhiều lần trong lỗ đang được khoan Điều này giúp cho việc làm sạch phoi ở bên trong lỗ Dung dịch làm mát cũng góp phần vào làm sạch phoi Lưu chất nên được phun vào ở dạng sương mù tốt hơn là ở dạng ứ đọng

Hầu hết khi khoan kim loại, tốc độ trục chính nằm trong khoảng từ 2000 - 4000 vòng/phút trong khi lượng chạy dao là 1µm cho mỗi vòng quay Các máy khoan micro CNC hiện nay có số vòng quay trục chính rất cao, ví dụ như máy của hãng Datron (Mỹ)

là 65.000 vòng/phút khoan các lỗ nhỏ đến 0,1mm

36

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐẦU

TIẾP ĐIỂM

3.1 Xây dựng bản vẽ sản phẩm

Để dòng điện, nhiệt đi từ vật này qua vật khác phải có vật chất tiếp xúc Vật dẫn có

bề mặt tiếp xúc gọi là tiếp điểm Để đảm bảo các sản phẩm, vật dụng đạt yêu cầu, hoạt động chính xác theo ý chúng ta thì các đầu tiếp điểm đều cần phải có những đặc điểm là : khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt tốt Ít bị tác động của môi trường xung quanh, ăn mòn điện

hóa, chịu được nhiệt độ, dễ gia công và có giá thành hạ, hợp lý

Dựa vào những yêu cầu trên ta chọn vật liệu chế tạo tiếp điểm là hợp kim của đồng Latong CuZn30 Hợp kim đồng này có các đặc điểm sau:

- Tính dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt, chỉ sau vàng và bạc

- Khả năng chống ăn mòn cao

- Độ bền không cao ( σb = 220Mpa) nhưng sau biến dạng dẻo lại tăng lên đáng

kể nên rất dễ gia công

- Nhiệt độ nóng chảy cao, khoảng 1085oC, tính đúc kém, độ chảy loãng nhỏ

- Tính dẻo cao, dễ biến dạng nóng, nguội để chế tạo các bán thành phẩm

-

- Hình 3.1 Một số dạng sản phẩm thực tế

Do vậy, để phù hợp với đề tài là trình bày về ép chảy thuận nghịch, tôi lựa chọn chi tiết chân tiếp điểm như hình vẽ 3.2, quá trình ép chảy thuận nghịch sẽ được thể hiện rõ khi tạo hình chi tiết

37

Hình 3.2 Bản vẽ chi tiết sản phẩm

Chi tiết này yêu cầu đảm bảo chính xác về hình dáng hình học, sản xuất hàng loạt với

số lượng lớn Về chiều dài thì không yêu cầu quá khắt khe kích thước

3.2 Xác định phương án công nghệ

Phương án 1: Làm đơn chiếc

Để chế tạo ra một chi tiết đầu tiếp điểm hoàn chỉnh theo phương án làm đơn chiếc ta

có thể thực hiện theo các bước sau

Với những phương án đã đưa ra trên ta thấy rằng với:

- Phương án 1: chỉ thực hiện đơn chiếc trong những thí nghiệm, gia công một vài chiếc Tính công nghệ, khả năng tăng năng suất không cao

- Phương án 2 và 3: có khả năng tự động hóa cao, đạt yêu cầu kích thước thước

- Phương án 4: cũng có khả năng tự động hóa, nhưng kèm theo đó sẽ cần nhiều hệ thống cấp, định hướng phôi, thời cơ cấu máy kẹp giữ phôi rất phức tạp Do vậy ở đây ta chọn phương án 3 là quy trình công nghệ chế tạo chi tiết pin tiếp điểm