Đề cương bài giảng công nghệ kim loại

ĐỀ CƢƠNG CÔNG NGHỆ KIM LOẠI – HỆ ĐẠI HỌC MỤC LỤC MỤC LỤC CHƢƠNG CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI ĐÚC 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Đặc điểm 1.1.3 Phân loại đúc 1.1.4 Ứng dụng 1.2 Các phƣơng pháp đúc 1.2.1 Đúc khuôn cát 1.2.2 Đúc khuôn kim loại 27 1.2.3 Đúc áp lực 27 1.2.4 Đúc ly tâm 28 1.2.5 Đúc theo khuôn mẫu chảy 30 1.2.6 Đúc liên tục 32 1.3 Đúc hợp kim 34 1.3.1 Tính đúc hợp kim 34 1.3.2 Đúc gang 37 1.3.3 Đúc thép 39 1.3.4 Đúc hợp kim nhôm 40 1.3.5 Đúc hợp kim đồng 41 1.4 Kiểm tra khuyết tật đúc 42 1.4.1 Chất lƣợng vật đúc 42 1.4.2 Các dạng khuyết tật 43 1.4.3 Kiểm tra khuyết tật vật đúc 44 1.4.4 Sửa chữa khuyết tật vật đúc 44 CHƢƠNG CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 46 2.1 Khái niệm chung 46 2.1.1 Định nghĩa 46 2.1.2 Đặc điểm 46 2.1.3 Phân loại 46 2.2 Sự biến dạng kim loại 47 2.2.1 Khái niệm biến dạng dẻo kim loại 47 2.2.2 Ảnh hƣởng gia công áp lực đến tính chất tổ chức kim loại 49 2.3 Nung nóng kim loại để gia công áp lực 51 2.3.1 Mục đích nung nóng tƣợng xảy nung 51 2.3.2 Lò nung 52 2.4 Cán 52 2.4 Khái niệm 52 2.4 Phân loại sản phẩm cán 53 2.4.3 Cán ống 54 2.5 Kéo kim loại 54 2.5.1 Khái niệm 54 ĐỀ CƢƠNG CÔNG NGHỆ KIM LOẠI – HỆ ĐẠI HỌC 2.5.2 Khuôn kéo 55 2.6 Ép chảy 56 2.6 Khái niệm 56 2.6 Các phƣơng pháp ép 56 2.7 Rèn dập 57 2.7.1 Khái niệm chung rèn dập 57 2.7.2 Rèn tự 58 2.7.3 Thiết bị dùng để rèn tự 59 2.7.4 Kĩ thuật rèn tự 62 2.8 Dập thể tích 64 2.8.1 Khái niệm 64 2.8.2 Đặc điểm 64 2.8.3 Các phƣơng pháp dập thể tích 65 2.9 Dập ( Dập nguội) 65 2.9.1 Khái niệm 65 2.9.2 Đặc điểm 66 2.9 Các nguyên công dập 66 CHƢƠNG HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI BẰNG NHIỆT 68 3.1 Khái niệm chung 68 3.1.1 Khái niệm 68 3.1.2 Đặc điểm 68 3.1.3 Phân loại hàn 68 3.2 Hàn điện hồ quang tay 73 3.2.1 Khái niệm 73 3.2.2 Đặc điểm 73 3.2.3 Các phƣơng pháp hàn điện hồ quang tay 73 3.2.4 Thiết bị dụng cụ để hàn điện hồ quang tay 74 3.2.5 Điện cực que hàn để hàn điện hồ quang 78 3.2.6 Công nghệ hàn hồ quang tay 81 3.2.7 Hàn hồ quang tự động 83 3.2.8 Hàn hồ quang môi trƣờng khí bảo vệ 85 3.3 Hàn điện tiếp xúc 87 3.3.1 Khái niệm 87 3.3.2 Đặc điểm 87 3.4 Hàn khí 91 3.4.1 Khái niệm 91 3.4.2 Đặc điểm 92 3.4.3 Các loại khí dùng hàn khí 92 3.4.4 Công nghệ hàn khí 93 3.4.5 Thiết bị hàn khí 96 3.4.6 Cắt đứt kim loại nhiệt 97 3.5 Hàn vảy 99 3.5.1 Khái niệm 99 3.5.2 Đặc điểm 99 3.5.3 Vảy hàn thuốc hàn 99 ĐỀ CƢƠNG CÔNG NGHỆ KIM LOẠI – HỆ ĐẠI HỌC 3.6 Khuyết tật hàn, phƣơng pháp kiểm tra khuyết tật hàn 101 3.6.1 Các dạng khuyết tật hàn 101 3.6.2 Các phƣơng pháp kiểm tra khuyết tật hàn 102 CHƢƠNG CÔNG NGHỆ CẮT GỌT KIM LOẠI 103 4.1.Nguyên lý cắt gọt kim loại 103 4.1.1 Những khái niệm trình cắt gọt kim loại 103 4.1.2 Hình dáng hình học thông số dụng cụ cắt 107 4.1.3 Các tƣợng vật lý trình cắt gọt kim loại 111 4.1.4 Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt 115 4.2 Công nghệ gia công máy tiện 116 4.2.1 Công dụng phân loại 116 4.2.2 Máy tiện ren vít vạn 117 4.2.3 Dao tiện sơ đồ cắt 120 4.2.4 Một số phƣơng pháp gia công máy tiện 120 4.3 Công nghệ gia công máy khoan, doa 123 4.3.1.Công dụng phân loại 123 4.3.2 Máy khoan 123 4.3.3.Dụng cụ cắt máy khoan - doa 124 4.3.4 Đặc điểm công nghệ khoan máy 127 4.4 Công nghệ gia công máy bào, xọc 129 4.4.1 Công dụng phân loại 129 4.4.2 Máy bào 129 4.4.3 Kỹ thuật bào 131 4.4.4 Dao bào 132 4.4.5 Sơ đồ cắt bào, xọc 133 4.5 Công nghệ gia công máy phay 134 4.5.1 Công dụng phân loại 134 4.5.2 Dao phay 134 4.5.3 Sơ đồ cắt phay 137 4.5.4 Các phƣơng pháp gia công phay 138 4.5.5 Đầu phân độ máy phay 138 4.6 Công nghệ gia công máy mài 141 4.6.1 Khái niệm 141 4.6.2 Đá mài 141 4.6.3 Hình dạng đá mài 142 4.6.4 Các chuyển động máy mài 143 ĐỀ CƢƠNG CÔNG NGHỆ KIM LOẠI – HỆ ĐẠI HỌC CHƢƠNG CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI ĐÚC 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Định nghĩa Đúc trình chế tạo sản phẩm cách nấu chảy kim loại rót kim loại lỏng vào lòng khuôn có hình dáng kích thƣớc theo yêu cầu kỹ thuật vật cần đúc Sau kim loại đông đặc khuôn, mở phá khuôn ta thu đƣợc sản phẩm có hình dạng giống nhƣ lòng khuôn đúc Sản phẩm đem dùng đƣợc gọi chi tiết đúc Nếu phải qua gia công khí để nâng cao độ xác kích thƣớc độ bóng bề mặt đƣợc gọi phôi đúc 1.1.2 Đặc điểm Đúc có ƣu điểm chủ yếu sau: - Có thể đúc đƣợc loại vật liệu khác nhau, thƣờng gang, thép, kim loại màu hợp kim chúng với trọng lƣợng đúc từ vài gam đến hàng trăm - Chế tạo đƣợc vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp nhƣ thân máy công cụ, vỏ động cơ, cánh turbine v.v… mà phƣơng pháp khác chế tạo khó khăn không chế tạo đƣợc - Độ xác hình dạng, kích thƣớc độ bóng theo trình đúc truyền thống nói chung không cao nhƣng đúc theo trình tiên tiến với phƣơng pháp xác đạt độ xác 0,01mm, độ nhám bề mặt Ra= 0,80 m, chiều dày thành đúc đạt 0,5 mm - Có thể tái chế phế liệu trình khác - Có thể đúc đựơc nhiều lớp kim loại khác vật đúc - Có khả khí hoá tự động hoá - Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vốn đầu tƣ ít, tính chất sản xuất linh hoạt, phƣơng pháp đúc tiên tiến có suất cao Tuy nhiên đúc nhƣợc điểm sau: - Tốn kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu - Có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tỉ lệ phế phẩm có cao - Kiểm tra khuyết tật bên vật đúc đòi hỏi thiết bị đại ĐỀ CƢƠNG CÔNG NGHỆ KIM LOẠI – HỆ ĐẠI HỌC 1.1.3 Phân loại đúc Việc phân loại đúc liên quan đến vật liệu làm khuôn, mẫu, trình tạo khuôn cách rót kim loại nóng chảy Theo loại khuôn đúc ngƣời ta phân loại nhƣ sau: - Khuôn dùng lần: làm từ cát, thạch cao vật liệu tƣơng tự đƣợc liên kết với nhờ chất dính kết bền Chúng vật liệu chịu đƣợc nhiệt độ cao kim loại nóng chảy Sau đông đặc, khuôn đƣợc phá để lấy vật đúc - Khuôn vĩnh cửu: làm từ vật liệu có độ bền nhiệt cao Nhƣ tên gọi, chúng đƣợc dùng dùng lại nhiều lần Khuôn đƣợc thiết kế cho dễ dàng rút đƣợc mẫu Vì khuôn làm từ kim loại có độ dẫn nhiệt cao khuôn lần nên tốc độ nguội đông đặc lớn hơn, điều làm ảnh hƣởng đến công nghệ đúc , tổ chức tế vi kích thƣớc hạt vật đúc Đúc Quá trình đúc kim loại Khuôn lần Khuôn vĩnh cửu Khuôn đặc biệt Khuôn hỗn hợp - Cát Vỏ mỏng Thạch cao Mẫu tự thiêu - Ceramics - Mẫu chảy - Áp suất Áp lực Li tâm Ép Bán lỏng Liên tục - Nuôi đơn tinh thể - Kết tinh theo hƣớng - Đông đặc cực nhanh Hình 1.1 Phân loại đúc - Khuôn bán vĩnh cửu loại khuôn hỗn hợp: làm từ hai nhiều vật liệu nhƣ cát, graphite, kim loại, kết hợp ƣu điểm vật liệu Chúng đƣợc dùng trình đúc khác để nâng cao độ bền khuôn, điều khiển tốc độ nguội nhƣ đạt đƣợc hiệu kinh tế cao Thƣờng ding chế tạo khuôn đúc chi tiết phức tạp (lõi cát, khuôn kim loại) - Khuôn đặc biệt: Để đơn tinh thể đông đặc theo hƣớng phát triển cho không tạo thành tinh giới hạt Hoặc làm nguội nhanh tạo hợp kim vô định hình Do chi tiết có tính chất đặc biệt dùng ngành vật lý điện tử, vũ trụ v.v ĐỀ CƢƠNG CÔNG NGHỆ KIM LOẠI – HỆ ĐẠI HỌC 1.1.4 Ứng dụng Sản xuất đúc phát triển mạnh đƣợc ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp Trọng lƣợng vật đúc trung bình chiếm khoảng 40% - 80% tổng trọng lƣợng máy móc Trong ngành khí tỉ trọng phôi đúc chiếm đến 70% mà giá thành chiếm 20% 25% Hiện có hai xu hƣớng tác động mạnh đến công nghệ đúc: - Xu hƣớng tiếp tục khí hóa tự động hóa trình đúc, dẫn đến thay đổi quan trọng việc sử dụng thiết bị nhân công Các thiết bị tiên tiến hệ điều khiển tự động trình sản xuất thay phƣơng pháp đúc truyền thống - Xu hƣớng thứ hai yêu cầu chất lƣợng đúc cao hơn, giảm khuyết tật dung sai vật đúc nhỏ Bảng 1.1:Đặc tính chung trình đúc Quá trình đúc Vật liệu Khuôn cát Trọng lƣợng (N) Độ nhám đúc Min Ra(m Tất 0,5 Max Rỗ (*) Độ phức Độ Chiều dày thành (mm) tạp(*) xác Min Max 1-2 3 Không ) Không 5-25 giới hạn giới hạn Khuôn mỏng vỏ Tất 0,5 1000+ 1-3 2-3 2 _ Khuôn 1lần mẫu Tất 0,5 Không giới hạn 5-20 2 Không giới hạn 0,5 500+ 1-2 1-2 _ Khuôn thạch KL cao màu (Al,Mg ,Zn,Cu ) Khuôn chảy mẫu Tất 0,05 1000+ 1-3 1 75 Khuôn cửu vĩnh Tất 3000 2-3 2-3 3-4 50 ĐỀ CƢƠNG CÔNG NGHỆ KIM LOẠI – HỆ ĐẠI HỌC Dƣới áp lực KL