BAI GIANG CONG NGHE KIM LOAI CHƯƠNG 5 rèn và dập tấm

CHƯƠNG 5: RÈN TỰ DO – RÈN KHN – DẬP TẤM 5.1 Khái niệm đặc điểm rèn, dập – Phân loại thiết bị rèn dập - Rèn dập: Là phương pháp gia cơng kim loại áp lực nhiệt độ cao nhiệt độ bình thường để tạo hình dạng kích thước sản phẩm theo u cầu lực biến dạng lực động hay lực tĩnh - Rèn: Là biến dạng kim loại dạng khối tác dụng lực động hay lực tĩnh có tính chu kỳ khơng để sản phẩm có hình dạng kích thước theo u cầu - Rèn tự : Các phương pháp biến dạng gồm rèn tay rèn máy - Rèn khn (dập khn ) : Các khn biến dạng bị hạn chế lòng khn - Dập : Là biến dạng kim loại dạng mỏng tác dụng lực tĩnh, khơng có tính chu kỳ : dập nguội * Phân loại thiết bị rèn dập - Thiết bị dập gồm nhiều loại : máy rèn dập, thiết bị nung, máy nắn thẳng, máy cắt phơi, thiết bị vận chuyển, thiết bị làm sạch… chia làm nhóm: + Nhóm I : Nhóm máy búa + Nhóm II : Nhóm máy ép + Nhóm III : Nhóm máy dập + Nhóm IV : Máy có hình dạng kết cấu phức tạp 5.2 Rèn tự 5.2.1 Thực chất đặc điểm Rèn tự q trình biến dạng tự kim loại tác dụng dụng cụ đơn giản thiết bị tạo lực Việc tạo hình nhờ lực tác động kết hợp với bề mặt khn dụng cụ tay nghề cơng nhân Vật liệu thường phơi đúc, thỏi, thanh… - Ưu điểm: Rèn sản phẩm từ nhỏ đến lớn, thường dùng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, sửa chữa… - Nhược điểm: + Chất lượng bề mặt khơng cao, độ bóng bề mặt thấp suất thấp + Chỉ gia cơng chi tiết đơn giản + Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào trình độ tay nghề cơng nhân + Hao phí kim loại lớn 5.2.2 Dụng cụ rèn tự * Dụng cụ rèn tự chia làm nhóm - Nhóm thứ : Gồm dụng cụ : đe, búa, bàn là, bàn bàn tóp, sắn, chặt, mũi đột - Nhóm thứ 2: Dụng cụ kẹp chặt kìm, Ê tơ - Nhóm thứ : Gồm dụng cụ kiểm tra đo lường eke, thước cặp, compa, dưỡng đo… * Thiết bị rèn tự do: Bao gồm loại máy rèn, thiết bị nung, máy cắt phơi, máy nắn thẳng… - Máy rèn gồm nhiều loại như: Máy búa hơi, máy búa lò xo, máy búa ván, máy ép khí, máy ép thủy lực, … * Máy búa 1.Động cơ; Puli ; 3.Dây đai ; Puli; Trục khuỷu; Tay biên; 7.Xilanh ép; Pittong ép; Van khí; 10 Xi lanh búa; 11 Pittong búa; 12 Cán pittong; 13 Đe gắn với đầu búa; 14 Đe ; 15 Thân đe; 16 Bệ đỡ; 17 Bộ phận điền khiển máy 42 Sơ đồ ngun lý làm việc máy búa * Máy búa lò xo 1.Bệ đe, 2.Đầu búa, 3.Rãnh dẫn hướng, 4.Nhíp lò xo, 5.Tay biên, 6.Bánh xe lệch tâm Sơ đồ ngun lý làm việc máy búa lò xo * Máy ép khí ( máy rèn dập kiểu trục khuỷu ) Đặc điểm : - Lực ép lớn ( 200 ÷ 10.000 ) - Độ xác cao, suất lao động tốt - Đòi hỏi việc tính tốn phơi khắt khe, phải làm phơi trước dập 43 1.Động cơ; Dây đai; Bánh nhỏ; Bánh lớn lồng khơng; Li hợp; Tay biên; Đầu trượt đầu ép; Bệ đỡ (bàn máy) Má phanh; 10 Trục khuỷu 5.2.3 Cơng nghệ rèn tự Các hình thức rèn tự thường gặp là: Vuốt, chồn, đột lỗ, xoắn, uốn - Vuốt : Là ngun cơng làm giảm tiết diện ngang tăng chiều dài phơi Thường để rèn chi tiết dạng trục, ống Có cách : + Sau nhát dập, lật phơi 90° lật ngược trở lại + Vừa dập vừa quay tròn phơi Hình :Phương pháp dịch chuyển phơi vuốt - Chồn : Là ngun cơng làm giảm chiều cao tăng tiết diện ngang phơi 44 a) ho/do b) ho/do c) ho/do d) ho/do e) ho/do ≤ < 2,5 < 2,5 < 2,5 > 2,5.  : lực đủ lớn : lực đủ lớn : lực khơng đủ lớn : lực q nhỏ, nhanh       Các tượng thường xảy chồn : Khi chồn máy búa để bảo đảm lực dập đủ lớn cần thỏa mãn quan hệ : H- ho ≥ 0,25 H H : Hành trình lớn đầu búa ho :Chiều cao ban đầu phơi chồn - Đột lỗ : Có trường hợp : + Đột lỗ thơng suốt + Đột lỗ khơng thơng suốt - Xoắn : Là ngun cơng làm cho tiết diện chỗ xoắn quay tương đối góc theo thứ tự quanh trục - Uốn : Dùng để thay đổi hướng trục hướng thớ vật rèn Ngồi có ngun cơng khác hàn rèn, chặt, dịch trượt, ép vết cắt vai, hiệu chỉnh… 45 Sự biến hình tiết diện uốn 5.2.4 Thiết kế vật rèn cơng nghệ rèn tự * Thiết kế vật rèn tự - Lựa chọn kết cấu hình dáng hợp lý vật rèn - Thiết kế vẽ vật rèn - Tính khối lượng phơi rèn - Tính kích thước phơi rèn - Tính tốn chế độ nung nóng làm nguội - Lập qui trình cơng nghệ rèn - Chọn máy gia cơng hợp lý Lựa chọn kết cấu hình dáng hợp lý vật rèn - Ngun tắc chung việc lựa chọn thiết kế chi tiết phải lựa chọn cho kết cấu hình dáng chi tiết gia cơng gia cơng dễ dàng Khi lựa chọn thiết kế nên : + Nên tránh thiết kế vật rèn hình nêm, mặt đường giao bậc hai vật rèn hình bậc hay mặt cong phức tạp, gân mỏng, thành mỏng… + Nếu kết cấu vật rèn phức tạp nên chia thành nhiều phận để rèn sau hàn lại với Thiết kế vẽ vật rèn Dung sai, lượng dư gia cơng (Hình sau) + Lượng dư gia cơng : Là lớp kim loại tách q trình gia cơng cắt gọt + Dung sai rèn : Là khoảng dao động cho phép kích thước rèn danh nghĩa Sơ đồ biểu diễn lượng dư gia cơng dung sai rèn kích thước 46 δ∆: lương dư danh nghĩa δmin : lượng dư nhỏ δmax : lượng dư lớn ∆ : dung sai rèn ∆’ : sai lệch kích thước danh nghĩa vật rèn ∆” : sai lệch kích thước danh nghĩa vật rèn (tỉ số ½ nói lên dung sai hay lượng dư phía ) 3.Tính khối lượng phơi rèn GF = GVR + Gch + Gđl + Gcb GVR = VVR γ Gch = (1,5 ÷ 2,5 % ) GF (Cho lần nung thứ nung lần.) Gch = 1,5 % (cho lần nung thứ hai trở đi.) Gcb = (10 ÷ 15 %) GF (đối với phơi cán ) GF : Khối lượng phơi rèn GVR : Khối lượng vật rèn Gch : Khối lượng cháy hao Gđl : Khối lượng đột lỗ Gcb : Khối lượng cắt bỏ Tính kích thước phơi rèn - Dựa vào ngun cơng chủ yếu qúa trình rèn • + Nếu ngun cơng chủ yếu vuốt ta chọn: FF = y.Fmax FF : Diện tích tiết diện phơi • Fmax : Diện tích lớn vật rèn • y : Hệ số rèn ≤ 1,3 ÷ 1,4 +Từ FF ta chọn gần FF chuẩn • - Tính chiều dài phơi VF / FF chuẩn = GF / 8.FF chuẩn + Kiểm tra lại : LF / DF chuẩn ≤ 2,5 ÷ 2,8 2,5 : Đối với rèn tay • 2,8 : Đối với rèn máy * Ngun cơng chủ yếu chồn - Phơi tròn : DF ≈ ( 0,8 ÷ 1,0) ≈ (0,8 ÷ 1) 47 - Phơi vng : aF ≈ (0,75 ÷ 0,9) Tính DF, aF ta chọn gần DF chuẩn aF chuẩn LF = VF / DF chuẩn Kiểm tra lại : LF / DF chuẩn ≤ 2,5 ÷ 2,8 5.Tính tốn chế độ nung nóng làm nguội - Tuỳ thuộc vào tính chất vật liệu, kích thước, dạng sản xuất ta cần xác định : + Nhiệt độ bắt đầu gia cơng + Nhiệt độ kết thúc + Thời gian nung lần 1,2 + Cách xếp phơi + Chế độ làm nguội vật rèn… Lập qui trình cơng nghệ rèn - Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể (hình dạng vật rèn, dụng cụ, thiết bị…) mà ta lựa chọn phương án tối ưu Chọn máy gia cơng hợp lý Tính lực dập đầu búa (lực ép máy ép ) G = P = k.Fmax k : Hệ số áp lực phụ thuộc kim loại gia cơng : ° Thép thường k = ° Thép đặc biệt k = Fmax : Diện tích tiếp xúc lớn phơi đầu ép (m²) 5.3 Rèn khn (dập thể tích) 5.3.1 khái niệm chung khn rèn Thực chất đặc điểm: -Rèn khn hay gọi dập khối hay dập thể tích phương pháp gia cơng biến dạng kim loại lòng khn tác dụng ngoại lực, biến dạng kim loại bị hạn chế theo chiều bề mặt lòng khn - Đặc điểm: + Độ xác chất lượng vật rèn cao + Sử dụng khn có hình dáng kích thước lòng khn gần giống với vật cần gia cơng + Có thể chế tạo chi tiết phức tạp + Năng suất cao dễ khí hóa tự động hóa + Tuy nhiên giá thành chế tạo cao, khn nhanh mòn thích hợp với sản xuất hàng loạt lớn hàng khối 5.3.2 Phân loại phương pháp rèn khn: Có loại : - Khn lòng khn - Khn nhiều lòng khn * u cầu : Trung tâm lòng khn trùng trung tâm khối khn, phải trùng với trọng tâm búa 48 * Chiều dày thành khn hình dạng, kích thước khối khn S, S1 ≥ 10 mm (Được tính tra sổ tay ) Hmin = 0,9 Dmax + h1 (mm) Hmin : Kích thước chiều cao khn Dmax : Đường kính lớn vật rèn MPK h1 : Chiều cao én Hình dáng khối khn rèn máy búa 5.3.4 Ngun lý thiết kế vật rèn khn máy búa Xác định kết cấu hợp lý vật rèn khn Xác định mặt phân khn Xác định lượng dư dung sai Rãnh vành biên Góc nghiêng bán kính góc lượn Lớp rèn chưa thấu lỗ Bản vẽ vật rèn Xác định kết cấu hợp lý vật rèn khn Sửa đổi kết cấu chi tiết cho đơn giản để gia cơng - Những chi tiết có hình dạng kích thước gần giống cần dùng loại chi tiết điển hình - Chia chi tiết thành hai hay nhiều vật rèn để dễ gia cơng sau kết hợp với phương pháp khác - Dùng phơi có hình dạng kích thước gần giống vật rèn để cơng nghệ rèn dễ dàng - Dùng phương pháp ép tinh ép nghiền để thay số cơng việc gia cơng cắt gọt Xác định mặt phân khn Mặt phân khn ranh giới hai nửa khn khn - Khi xác định mặt phân khn cần đảm bảo : + Lấy vật rèn sau rèn xong khỏi khn rèn cách dễ dàng + Lòng khn phải nơng rộng để kim loại dễ điền đầy khn + Chọn mặt phân khn cho dễ phát lệch khn ráp khn (tránh chọn bề mặt thay đổi tiết diện đột ngột ) + MPK phải thẳng tránh cong hay bậc + Phần phức tạp vật rèn, thành mỏng, gân thường bố trí khn chịu lực tác dụng lớn hơn, kim loại dễ điền đầy + MPK phải thích hợp để chi tiết đảm bảo sức bền tối đa Xác định lượng dư dung sai - Vật rèn khn có độ bóng ĐCX thấp, cần phải thêm lượng dư gia cơng - Việc xác định lượng dư dung sai tiết kiệm kim loại, đảm bảo ĐCX gia cơng sau Rãnh vành biên Góc nghiêng bán kính góc lượn 49 Độ nghiêng thành khn: - Để kim loại dễ điền đầy khn - Lấy vật rèn khỏi khn sau rèn dễ dàng Trị số độ nghiêng phụ thuộc yếu tố: - Phương pháp đẩy kim loại vào lòng khn ép, phương pháp tháo vật rèn khỏi khn - Kích thước,hình dáng bên ngồi vật rèn, trị số co rút kim loại - Nhiệt độ hồn thành rèn khn tốc độ làm nguội - Thành hay thành ngồi: +Thành = ÷ 15° +Thành ngồi = ÷ 13° Bán kính góc lượn: Bán kính góc lượn R bán kính góc lượn ngồi r chi tiết Tác dụng : - Làm cho kim loại di động lòng khn dễ dàng - Tránh cho vật rèn khỏi nứt, gấp nếp - Nâng cao sức bền, tuổi thọ khn Lớp rèn chưa thấu lỗ Hình dáng lớp chưa thấu - Khi làm khn, lỗ làm dạng lỗ chưa thấu hết để tăng tuổi thọ độ bền cho khn Lớp kim loại chưa thấu khơng cắt với lớp bavia vật rèn - Cơng thức kinh nghiệm để tính chiều dày lớp kim loại chưa thấu : S= 0,45 + 0,6 (mm) S : Chiều dày lớp chưa thấu đáy (mm) h : Chiều cao phía lỗ (mm) Bản vẽ vật rèn Qui ước : - Bản vẽ vật rèn nét đậm - Chi tiết nét đứt - Kích thước chi tiết ghi bên kích thước vật rèn - Bản vẽ vật rèn thường với tỷ lệ :1 Nếu q lớn vẽ tỉ lệ : 5.3.5 Đặc điểm cơng nghệ rèn khn máy búa Gồm máy búa ván gỗ, máy búa hơi, máy búa lò xo, máy búa nước… Vmax = ÷10 m/s tct > 0,01 s ( tct : thời gian cơng tác ) 50 Quan hệ vận tốc thời gian công tác nhóm máy búa 5.3.6 Rèn khuôn loại máy ép * Máy ép ma sát trục vít Đặc điểm : - Có lực ép từ 40 ÷ 60 tấn, rèn chi tiết cỡ nhỏ to, rèn khuôn kín hở Cấu tạo : 1.Puli; 2,3.Bánh ma sát; 4.Đòn bẩy; 5,7 Cữ tì; 6.Chốt; Cần điều khiển; Đầu ép; 10.Trục vít; 11 Êcu cố đònh; 12 Bánh ma sát Sơ đồ nguyên lý máy ép kiểu trục vít * Máy ép thuỷ lực Đặc điểm : - Dùng để rèn tự có lực ép từ 100 ÷ 700 - Dùng để rèn khn có lực ép từ 300 ÷ 7000 - ĐCX cao 51 Bộ phận khuếch đại áp suất * Máy ép khí ( máy rèn dập kiểu trục khuỷu ) Đặc điểm : - Lực ép lớn ( 200 ÷ 10.000 ) - ĐCX cao, suất lao động tốt - Đòi hỏi việc tính tốn phơi khắt khe, phải làm phơi trước dập 1.Động cơ; Dây đai; Bánh nhỏ; Bánh lớn lồng khơng; Li hợp; Tay biên; Đầu trượt đầu ép; Bệ đỡ (ban máy) Má phanh; 10 Trục khuỷu 5.4 Dập 5.4.1 Khái niện dập - Dập phương pháp biến dạng phơi dạng thành sản phẩm có hình dạng phức tạp, có thành mỏng (như hình hộp, hình trụ) có vành hay khơng có vành, có đáy khơng có đáy - Lực tác dụng lực tĩnh khơng có chu kỳ Đặc điểm : - Tiết kiệm vật liệu - Sản phẩm có hình dạng phức tạp 52 - Thiết bị có hành trình đơn giản - Sản phẩm dập có tính lắp lẫn tốt, khơng cần gia cơng - Trình độ cơng nhân khơng cần cao - Năng suất cao, giá thành hạ, khí hóa, tự động hóa 5.4.2 Các thiết bị dập - Thiết bị dập gồm nhiều loại : máy rèn dập, thiết bị nung, máy nắn thẳng, máy cắt phơi, thiết bị vận chuyển, thiết bị làm sạch… chia làm nhóm: + Nhóm I : Nhóm máy búa + Nhóm II : Nhóm máy ép + Nhóm III : Nhóm máy dập + Nhóm IV : Máy có hình dạng kết cấu phức tạp 5.4.3 Các ngun cơng cắt phơi 5.4.3.1 Cắt phơi máy cắt Cắt phơi theo đường thẳng * Cắt theo đường chu vi hở - Dùng máy cắt lưỡi dao song song Máy cắt lưỡi dao song song Đặc điểm : - Tiếp xúc đường nén lực lớn, vết cắt đẹp,thẳng P = K.S.B T cắt K : Hệ số phụ thuộc vật liệu dao, kim loại cắt B : Chiều rộng phơi cắt S : Chiều dày phơi T cắt : Giới hạn bền cắt phơi Tcắt = (0,8 ÷ 0,9) b (N/mm²) b : Giơí hạn bền phơi (N/mm2) - Máy cắt lưỡi dao nghiêng góc ϕ = 200 ÷ 600 53 Máy cắt lưỡi dao nghiêng + Góc vát trước: = 50 ÷ 150 + Góc vát sau: α =30’ ÷ 300 P = K λ S cắt tgϕ λ : Hệ số vật liệu ϕ: Góc nghiêng lưỡi dao - Máy cắt lưỡi dao đĩa S cắt 2.tgα α : góc ăn Có thể dùng nhiều cặp đĩa để cắt đồng thời nhiều dải kim loại P=K Máy cắt dao đĩa 5.4.3.2 Dập cắt đột lỗ: - Dập cắt đột lỗ phương pháp cắt theo đường cong khép kín + Khi dập đột lỗ sử dụng chày cối có cạnh sắc 54 Qúa trình biến dạng kim loại cắt đột +Khe hở chày cối (Z ) Z = (Dcối –Dchày)/ - Đột lỗ: dchày =(dlỗ +∆)-δchày ∆ : Dung sai lỗ -δchày : Dung sai chày Dcối = (dchày+2Z+ ∆) - Dập cắt: Dcối = (dchi tiết + ∆)+δcối d chày = (Dcối –2Z- ∆)-δchày Z = (5 ÷ 10%)S S: Chiều dày phơi Lực cắt:P=K.L.S.Tcắt L: Chiều dài đường cắt (chu vi cắt) 5.4.4 Các ngun cơng tạo hình 5.4.4.1 Uốn: - Dùng để thay đổi hướng trục hướng thớ vật rèn - Ngồi có ngun cơng khác hàn rèn, chặt, dịch trượt, ép vết cắt vai, hiệu chỉnh 5.4.4.2 Dập sâu 5.4.4.3 Uốn vành ( nong lỗ): Là phương pháp tạo chi tiết có gờ, có vành rộng chi tiết khơng có đáy Hmax = D 1− K n + 0.43R (mm) Hmax: Độ cao uốn vành lớn d ; Kn =0.62 ÷ 0.72 D D: Đường kính chi tiết; d: Đường kính lỗ + H < Hmax : Phơi tròn định hình, đột lỗ , dập chày cối + H > Hmax : Dập tạo hình ( Khơng làm mỏng thành phơi) đột lỗ đáy, uốn vành 5.4.4.4 Tóp miệng - Là phương pháp làm nhỏ miệng chi tiết sau dập 5.4.4.5 Giãn phồng, in - Giãn phồng: ngun cơng làm to chi tiết phần dưới, miệng giữ ngun Kn: Hệ số uốn vành; Kn = 55 - Khn thường làm hai nửa, phía chầy gắn với khối cao su để ép lên thành chi tiết vào khn - In nổi: Tăng độ cứng vững chi tiết tăng tính thẩm mỹ cách in hình gân, nhãn hiệu - Chú ý: sau mở khn phải lấy chi tiết khn 56 ... nhiều dải kim loại P=K Máy cắt dao đĩa 5. 4.3.2 Dập cắt đột lỗ: - Dập cắt đột lỗ phương pháp cắt theo đường cong khép kín + Khi dập đột lỗ sử dụng chày cối có cạnh sắc 54 Qúa trình biến dạng kim loại... uốn vành 5. 4.4.4 Tóp miệng - Là phương pháp làm nhỏ miệng chi tiết sau dập 5. 4.4 .5 Giãn phồng, in - Giãn phồng: ngun cơng làm to chi tiết phần dưới, miệng giữ ngun Kn: Hệ số uốn vành; Kn = 55 -... rèn Qui ước : - Bản vẽ vật rèn nét đậm - Chi tiết nét đứt - Kích thước chi tiết ghi bên kích thước vật rèn - Bản vẽ vật rèn thường với tỷ lệ :1 Nếu q lớn vẽ tỉ lệ : 5. 3 .5 Đặc điểm cơng nghệ rèn