Bài tập lớn Chế Tạo Phôi Quy trình gia công dạng Trục

BÀI TẬP LỚN : CHẾ TẠO PHÔI Bài 1: Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Vật Đúc Ảnh hưởng của nhiệt độ rót Nhiệt độ rót càng cao thì tính chảy loãng tăng nhưng tính hòa tan khí cũng tăng. Do vậy muốn tăng nhiệt độ rót thì phải khử hết khí trước khi nấu và đúc trong chân không Ảnh hưởng của chất trợ dung Những nguyên tố chủ yếu trong thành phần vật liệu nấu hầu hết được chuyển vào vật đúc. Song trong qúa trình nấu có sự hình thành các tạp chất phi kim dưới dạng xỉ, ở trạng thái rất phân tán trong kim loại lỏng mà không làm thay đổi thành phần hoá học của kim loại lỏng. Khi rót kim loại lỏng vào khuôn, xỉ có thể theo vào và nằm lẫn trong vật đúc làm thay đổi cơ, lý, hoá tính của vật đúc đi rất nhiều. Vì vậy khi nấu luyện phải tuân thủ đúng quy trình kỹ thuật để khử những tạp chất có hại và khử khí. Hợp kim đúc Vật liệu khác nhau về tính chất nên chất lượng vật đúc khác nhau. Dựa vào tính đúc vật liệu mà chọn biện pháp công nghệ hợp lý. Loại khuôn Khuôn cát dẫn nhiệt kém nên kim loại nguội chậm tạo ra hạt lớn. Bề mặt xù xì và dính cát nên chất lượng bề mặt vật đúc kém Khuôn kim loại dẫn nhiệt tốt nên tổ chức vật đúc nhỏ, tăng cơ tính. Bề mặt nhẵn bóng nên cũng đảm bảo chất lượng bề mặt vật đúc. Nhưng do nguội nhanh nên dễ bị nứt nẻ, vỏ bị cứng. Phương pháp làm khuôn Khuôn cát làm bằng tay nên chất lượng vật đúc kém khuôn làm bằng kim máy Công nghệ đúc Công nghệ hợp lý sẽ giảm khuyết tật Các công nghệ gồm: Công nghệ nấu chảy hợp kim (nhiệt độ, thành phần, khử tạp chất,…) Công nghệ chế tạo khuôn và lõi (tay, máy, sấy khuôn,…) Công nghệ rót (rót có rung lắc, tác động cơ học,…) Bài 2: Tính toán thiết kế dập khối phôi trục bậc trên máy búa 1. Phân Tích Kết Cấu Yêu Cầu Kĩ Thuật Chi tiết dạng trục, đối xứng nhau Chiều dài toàn bộ 400mm, đường kính phần lớn nhất 100, đường kính phần nhỏ 80 Yêu cầu độ cứng 45 HRC. Để đạt độ cứng này ta tiến hành nhiệt luyện Đảm bảo dung sai chiều mỗi đoạn bậc trục. Độ nhám của các cổ trục đạt điều kiện kỹ thuật . 2. Phân Tích Tính Công Nghệ Trong Kết Cấu Của Sản Phẩm Chi tiết chiều dài lớn nhất là 400mm và đường kính nhỏ nhất là 80 nên chi tiết có độ cứng vững không cao. Khi gia công ta tiến hành dùng chống tâm hai đầu. Chi tiết có dạng trục bậc (Bậc lớn ở giữa, 2 bậc nhỏ 2 bên) nhằm đảm bảo điều kiện lắp ghép đồng thời phù hợp với điều kiện phân bố tải trọng dọc trục để giảm tối đa đường kính trục nhưng vẫn đảm bảo điều kiện bền và làm việc tin cậy.Tuy nhiên do kết cấu trục là trục bậc sẽ gây tập trung ứng suất làm giảm độ bền của chi tiết. Để làm giảm tập trung ứng suất ta làm các rãnh thoát dao và các góc lượn chuyển tiếp. Các rãnh thoát dao của chi tiết để bảo vệ đá mài không bị mẻ khi gia công mài trục Các mặt đầu và mặt bên có ba via, cạnh sắc không làm các rãnh tròn mà thay bằng mặt vát( 2x45⁰) bởi vì khi đó gia công thuận tiện hơn, kinh tế hơn so với làm rãnh tròn ( Vì phải có dao định hình ). Đồng thời hình dáng, kích thước các mặt vát hoàn toàn giống nhau để thuận tiện trong quá trình gia công, giảm số lượng dao, tăng hiệu quả kinh tế. 3. Vật Liệu Và Phôi Dùng Để Chế Tạo Các Chi Tiết Dạng Trục Việc chọn phôi để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng kết cấu và sản lượng của loại trục đó. Trong sản xuất nhỏ và đơn chiếc, phôi của trục được chế tạo bằng cách rèn tự do trong khuôn đơn giản, đôi khi có thể dùng phôi cán nóng . Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối phôi của trục được chế tạo bằng dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể được rèn trên máy rèn ngang cũng có thể được chế tạo bằng phương pháp đúc. Vật liệu để chế tạo các chi tiết dạng trục bao gồm thép Cacbon ví dụ thép C35,C40,C45 , thép hợp kim…có thể được chế tạo các ch i tiết trục cán trục khuỷu bằnggang có độ bền cao. Ta chọn thép C45 làm vật liệu chế tạo chi tiết . Xét đến độ cứng vững của trục khi gia công trong những trường hợp gia công không đồng thời bằng nhiều dao thì tỉ số LD ≤ 10 Việc chọn phôi đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công tiếp theo, nếu chọn phôi hợp lý không những đaem bảo được tính năng kỹ thuật à còn cho năng xuất chất lượng cao và giá thành SP phù hợp. Để chế tạo được phôi, trước tiên cần chọn phôi dựa trên những yếu tố sau: Vật liệu và cơ tính của vật liệu mà chi tiết phải tuân theo yêu cầu thiết kế Kích thước, hình dáng và kết cấu của chi tiết Số lượng của chi tiết thuộc các loại dạng sản xuất Cơ sở vật chất kỹ thuật cụ thể của nơi sản xuất phôi Từ những yếu tố trên, để gia công được chi tiết trục bậc, vật liệu thép C45 làm việc với chế độ tỉ trọng kéo, uốn, nén, xoắn tốt nhất khi tổ chức kim loại dạng thớ. Ta lựa chọn 1 trong các phương án sau: Phôi đúc Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu. Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại. Ưu điểm: Có thể đúc được tất cả các KL và HK khác nhau Đúc được các vật có khối lượng tù nhỏ đến lớn, rất lớn, tạo ra các vật có hình dạng và kết cấu phức tạp Nhược điểm: Tổ chức KL không đều tạo ra các khuyết tật như lỗ dỗ khí, dỗ sỉ, không điền đầy lòng khuôn, vật đúc bị nứt do vậy không tốt với điều kiện làm việc nặng nề Giá thành cao Phương án này không phù hợp Phôi cán Dùng áp lực để gia công kim loại bằng cách đặt vật liệu giữa những trục quay của máy cán để làm giảm kích thước mặt cắt ngang của thỏi cán và tạo cho nó một hình dáng nhất định. Ưu điểm: Tính dẻo của KL cao nên dễ biến dạng, năng xuất cao Nhược điểm: chất lượng bề mặt kém vì còn tồn tại vảnh sắt trên mặt phôi khi nung Phương án phôi cán không phù hợp Phôi Rèn Rèn tự do Ưu điểm: Độ chính xác và cơ tính cao, tiết kiệm thời gian và vật liệu Dụng cụ gia công đơn giản, rẻ tiền Nhước điểm: Không chế tạo được các SP có hình dạng và kích thước phức tạp, kích thước lớn. Không chế tạo được các SP có tính dẻo kém. Chỉ phù hợp với dạng SX nhỏ và đơn chiếc. Phương án rèn tự do không phù hợp Rèn khuôn Là phương pháp gia công KL bằng áp lực, trong đó KL được biến dạng trong lòng khuôn, phương án này cho năng xuất cao. Tổ chức KL có cơ tính rất cao, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao. Lượng du gia công nhỏ, tiết kiệm được nguyên liệu.Phương pháp dập thể tích trên máy búa Ưu điểm: Sử dụng máy đơn giản thông dụng. Gia công được những chi tiết nhỏ, phức tạp. Cơ tính và bề mặt dập đạt độ chính xác cao. Thích hợp cho dạng sản xuất hàng loạt. Nhược điểm: Do dập trên máy búa nên lực dập lớn và tần xuất cao, đòi hỏi chế tạo khuân phức tạp. Từ những phân tích về ưu điểm, nhược điểm của từng phương pháp chế tạo phôi, ta chọn được phương án phù hợp nhất để gia công chi tiết trục bậc đó là phương án dập thể tích trên máy búa. 4. Tính Toán Thiết Kế Dập Khối Phôi Trục Bậc Trên Máy Búa 4.1. Bản Vẽ Chi Tiết Trục Bậc Thể tích vật thể: V = V1 + V2 + V3 = (((π〖D_1〗2)4)h_1 )2+((π〖D_2〗2)4)h_2 = 820 π (〖cm〗3) Khối lượng vật thể: m = Vd Trong đó: d là khối lượng riêng của thép C45 =7850 kgm3 m = 820 π 7850 = 20 (kg) 4.2. Lựa Chọn Lòng Khuôn Dập trên khuôn hở Nếu dập như sơ đồ trên sẽ gặp phải những khó khăn: Việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn gặp rất nhiều khó khăn vì lặc ma sát giữa vật dập và thành khuôn rất lớn. Kh kích thước phôi không chính xác sẽ thu được vật dập đúng kích thước: nếu Vph > Vkh kim loại thừa sẽ làm cho vật dập cao hơn chiều cao của lòng khuôn một lượng bằng chiều dày lớp bavia; nếu Vph < Vkh thì ở một số vùng nào đó, kim loại không điền đầy được lòng khuôn và tại đó ta thấy kích thước vật dập bị hụt. Dể khắc phục các hiện tượng kể trên ta có thể làm khuôn dập có góc nghiêng thành lòng khuôn. Khi dập trên khuôn hở sẽ có những đặc điểm như: Khối lượng phôi có thể không cần chính xác nhưng kích thước vật dập sẽ không giống nhau vì khối lượng phôi lớn hơn theo yêu cầu thì lượng kim loại thừa sẽ có thể chảy hết ra theo rãnh thoát biên. Chiều chảy kim loại thoát ra khỏi lòng khuôn vào các rãnh thoát biên vuông góc với chiều lực tác dung. Chiều dày vành biên giảm dần khi lực dập tăng. Thớ kim loại tại nơi cắt vành biên sẽ không liên tục. Khối lượng kim loại ở trong lòng khuôn giảm dần đi trong quá trình tăng lực vì có một lượng kim loại chảy ra khỏi khuôn qua rãnh thoát biên. Dập trên khuôn kín Khi dập trên khuôn kín sẽ có những đặc điểm sau: Thể tích phôi không được thay đổi nhiều vì không có rãnh thoát biên nên kích thước vật dập không đều nhau. Một phần nhỏ kim loại chảy vào các khe hở tạo thành ba via , chiều chảy của ba via cùng với hướng lực tác dụng, chiều dày lớp ba via này không đổi trong suốt quá trình dập. Thớ kim loại trong vật dập không bị đứt đoạn như dập trên khuôn hở vì không phải cắt biên. Căn cứ vào những đặc điểm trên của hai loại lòng khuôn, ta chọn dập trên lòng khuôn kín vì cho ra sản phẩm chất lượng tốt, hệ số sử dụng vật liệu rất cao so với dập trên khuôn hở. 4.3. Xác Định Kết Cấu, Chọn Phôi Hợp Lý Và Xác Định Mặt Phân Khuôn Xác định kết cấu, chọn phôi hợp lý Việc chọn phôi đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công tiếp theo. Nếu chọn phôi hợp lý, không những chỉ đảm bảo tốt về những tính năng kỹ thuật mà còn ảnh hưởng tích cực đến năng suất chất lượng giá thành sản phẩm, giảm quá trình gia công, giảm chi phí gia công. Căn cứ cào các yếu tố để chọn phôi: Vật liệu và cơ tính của cật liệu mà chi tiết phải có theo yêu cầu thiết kế. Kích thước, hình dáng và kết cấu của chi tiết. Số lượng của chi tiết trong năm loại dạng sản xuất. Cơ sở vật chất kỹ thuật cụ thể nơi sản xuất phôi. Với chi tiết gia công là trục bậc, vật liệu là thép C45 với chi tiết trục bậc làm việc với chế độ tỉ trọng uốn, kéo, nén và loại dạng thớ cùng với kết cấu không quá phức tạp, dạng sản xuất của chi tiết ta chế tạo bằng một trong các phương pháp sau: Phôi đúc: Đặc điểm: phôi đúc có cơ tính đạt được không cao phôi rèn, tổ chức kim loại không đồng đều và không tốt với điều kiện làm việc nặng nề, khả năng chịu lực phức tạp của chi tiết kém như: uốn, soắn, kéo, nén và giá thành của chi tiết cao. Do vậy phương án này không phù hợp Phôi rèn: Phôi rèn có cơ tính tốt hơn phôi đúc vẫn đảm bảo được điều kiện bền khi chịu lực phức tạp vì tôt chức kim loại ở dạng thớ nhất là những nơi có tiết diện thay đổi đột ngột. So sánh phôi rèn và phôi đúc ta thấy nên chon phôi rèn để tạo phôi và chọn một trong những phương án sau: Phương án I: rèn tự do Là phương pháp gia công bằng áp lực trong đó kim loại được biến dạng trong không gian tự do. Ưu điểm: phương pháp này có thể chế tạo được các vật rèn có kích thươc rất nhỏ đến rất lớn, từ đơn giản đến phức tạp. dụng cụ gia công đơn giản, rẻ tiền. Nhược điểm: độ chính xác gia công không cao, lượng dư để lại cho gia công thường lớn. Tổ chức kim loại bề mặt bị chai cứng, quy mô sản xuất nhỏ, sản lượng không cao nên chỉ phù hợp với dạng sản xuất nhỏ và đơn chiếc. Phương án II: rèn khuôn Là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực, trong đó kim loại được biến dạng trong lòng khuôn. Phương án này cho năng suất cao , tổ chức kim loại có cơ tính rất cao, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao. Tiết kiệm được nguyên liệu, lượng dư gia công nhỏ. => Ta sử dụng phương pháp dập thể tích trên máy búa và phải căn cứ vào các cách sau để xác định: Phôi dập thể tích trên máy búa là phôi cán hay phôi định hình. Để tận dụng có thể chọn phôi là thép cán định hình, có hình dạng và kích thước gần giống kích thước vật dập. Phân nhóm chi tiết có hình dạng, kích thước gần giống nhau: bánh răng, biên bạc, trục, trục bậc…phân chi tiết phức tạp thành những phần đơn giản, sau khi dập sẽ ghép lại. Tổ hợp, ghép chi tiết đơn giản lại với nhau, sau khi dập sẽ cắt rời từng phôi. Chọn phôi dập chính xác, ép nghiền, ép tinh...sẽ làm giảm lượng dư gia công. Xác định mặt phân khuôn Mặt phân khuôn cho phép dễ đặt phôi vào lòng khuôn, dễ lấy vật dập ra sau khi dập. Mặt phân khuôn của vật dập thể tích phụ thuộc vào hình dạng, kết cấu của vật dập và ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình công nghệ. Với trục bậc: Chọn mặt phân khuôn là mặt phẳng. Đặt mặt phân khuôn vào bề mặt có tiết diện lớn nhất là bề mặt tại F = 360 cm2 4.4. Thành Lập Bản Vẻ Vật Dập Xác định lượng dư gia công cơ lượng dư phải có trên tất cả các bề mặt cần gia công. Lượng dư gia công phụ thuộc vào kích thước, khối lượng, tính chất vật liệu, độ chính xác của chi tiết và loại thiết bị sử dụng. Lượng dư gia công theo đường kính D: δ_D = 0,06D + 0,0017L + 2,8 = 0,06.100 + 0,0017.400 + 2.8 = 9,48 (mm) Lượng dư gia công theo chiều dai L: δ_L = 0,06D + 0,002L + 1 = 0,06.100 + 0,002.400 + 1 = 7.8 (mm) Xác định lượng dư kỹ thuật Lượng dư kỹ thuật thêm vào để đơn giản kết cấu công nghệ. Xác định kích thước danh nghĩa vật dập Kích thước danh nghĩa của vật rèn được xác định theo công thức: D = d + δ => d = D – δ = 100 – 9,48 = 90,52 (mm) Xác định dung sai Dung sai theo chiều cao: ES = (0,7 – 1) δ = (6,64 – 9,48) EL = (0,4 – 0,6) δ = (3,12 – 4,68) Xác định độ nghiêng thành khuôn Độ nghiêng dốc thành khuôn phụ thuộc vào những yếu tố: Loại khuôn: khuôn có chốt đẩy giảm độ dốc, độ dốc của khuôn trên cần lớn hơn độ dốc của khuôn dưới. Độ sâu tương đối: chiều sâu càng lớn thì độ dốc càng giảm Độ dốc thành trong lớn hơn độ dốc thành ngoài Nhiệt độ kết thúc càng cao, độ dốc càng lớn Căn cứ vào các yếu tố trên, ta chọn độ nghiêng thành khuôn là 500 Xác định bán kính góc lượn của thành khuôn Bán kính góc lượn để kim loại dể di động trong khuôn, tránh nứt, gấp nếp, tăng độ bền, tuổi thọ lòng khuôn.. Chọn bán kính thành trong r = 2, bán kính thành ngoài là R = 2,5r + 0,5 = 5,5 Xác định rãnh ba via Chiều cao khe ba via: F : diện tích hình chiếu vật dập trên mặt phân khuân. F = 100.80.2+200.100 = 36000 mm2 h = 2,85 mm Thể tích ba via: V = ∅.S.L + Trong đó: hệ số điền đầy ( = 0,3 – 0,7) + S diện tích tiết diện ngang rãnh bavia + L chu vi theo trọng tâm tiết diện ngang rãnh bavia 4.5. Xác Định Khối Lượng Và Kích Thước Phôi Trước Khi Dập Xác định khối lượng vật dập Xác định khối lượng phôi trước khi dập Xác định kích thước phôi trước khi dập 4.6. Xác Định Khối Lượng Phần Rơi Của Máy Búa Và Chọn Máy Khối lượng phần rơi trên máy búa được xác định theo công thức: m= 4.Fmax = 4.Fvật dập + bavia 4.7. Núng Nóng Phôi Xác định khoảng nhiệt độ gia công Xác định bằng công thức nghiệm Nhiệt độ bắt đầu gia công (T0 max) là nhiệt độ cao nhất bắt đầu gia công, nếu gia công ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ này, tính dẻo giảm đột ngột sẽ say ra nhiều khuyết tật (lỏng, chảy, quá nhiệt, oxi hóa...) T0 max = Tduc – (1500 ÷ 200) 0C Nhiệt độ kết thúc gia công: T0 min = TAm + (400 ÷ 500) 0C Xác định khoảng nhiệt độ bằng giản đồ Fe –C Ở khoảng nhiệt độ gia công tại vùng biên, phần lớn tổ chức của thép là một pha đồng nhất có độ dẻo cao Khoảng nhiệt độ gia công thép được xác định theo đồ thị thực nghiệm Dùng màu để xác định nhiệt độ gia công theo kinh nghiệm Khi thép bị chảy hoặc cháy sẽ có hoa lửa Khi thép quá nhiệt sẽ có màu vàng chói Khi đạt nhiệt độ gia công sẽ có màu vàng rơm Khi chuyển sang màu tím cần kết thúc gia công Xác định thời gian nung Tnung =α.β.k.D (h) α = 2, hệ số xếp phôi β = 1, hệ số kích thước k = 12,5, hệ số vật liệu thép C45 D _ đường kính của phôi (m), có Dtb = 90 (mm) = 0.09 (m) => Tnung = 2.25 (h) Xác định thời gian giữ nhiệt Là thời gian đồng đều về nhiệt độ từ trong ra ngoài và chuyển hoàn toàn thành pha đồng nhiệt. Được xác định theo công thức: Tgn = (20 – 30)% Tnung = (0.45 – 0.67) (h) Xác định tốc độ nung cho phép Tốc độ nung cho phép là tốc độ nung chậm đến khi đạt 8000 0C để tránh nứt nẻ và biến dạng Vcp = λ.ρ.β.E + λ hệ số dẫn nhiệt + ρ bán kính phôi + E modul đàn hồi + β hệ số giãn nở dài Tốc độ nung kỹ thuật: ở nhiệt độ cao từ 8000 0C đến tbđgc cần nung với tốc độ nhanh để tránh oxi hóa và thoát cacbon. 4.8. Kết Luận Gia công kim loại bằng áp lực là một phương pháp gia công rất phổ biến hiện nay. Gia công áp lực đã phát triển đến mức độ hiện đại cả về thiết bị gia công, phương pháp kỹ năng gia công đã sử dụng máy ép thủy lực mấy chục vạn tấn, các máy búa ít chấn động, máy búa không bệ đe, sử dugnj dấy chuyền tự động hóa.

BÀI TẬP LỚN : CHẾ TẠO PHÔI

I. Bài 1: Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chất Lượng Vật Đúc

- Ảnh hưởng của nhiệt độ rót

Nhiệt độ rót càng cao thì tính chảy loãng tăng nhưng tính hòa tan khí cũng tăng

Do vậy muốn tăng nhiệt độ rót thì phải khử hết khí trước khi nấu và đúc trong chân không

- Ảnh hưởng của chất trợ dung

Những nguyên tố chủ yếu trong thành phần vật liệu nấu hầu hết được chuyển vào vật đúc Song trong qúa trình nấu có sự hình thành các tạp chất phi kim dưới dạng xỉ, ở trạng thái rất phân tán trong kim loại lỏng mà không làm thay đổi thành phần hoá học của kim loại lỏng Khi rót kim loại lỏng vào khuôn, xỉ

có thể theo vào và nằm lẫn trong vật đúc làm thay đổi cơ, lý, hoá tính của vật đúc đi rất nhiều Vì vậy khi nấu luyện phải tuân thủ đúng quy trình kỹ thuật để khử những tạp chất có hại và khử khí

- Hợp kim đúc

Vật liệu khác nhau về tính chất nên chất lượng vật đúc khác nhau

Dựa vào tính đúc vật liệu mà chọn biện pháp công nghệ hợp lý

- Loại khuôn

Khuôn cát dẫn nhiệt kém nên kim loại nguội chậm tạo ra hạt lớn Bề mặt xù

xì và dính cát nên chất lượng bề mặt vật đúc kém

Khuôn kim loại dẫn nhiệt tốt nên tổ chức vật đúc nhỏ, tăng cơ tính Bề mặt nhẵn bóng nên cũng đảm bảo chất lượng bề mặt vật đúc Nhưng do nguội nhanh nên dễ bị nứt nẻ, vỏ bị cứng

- Phương pháp làm khuôn

Khuôn cát làm bằng tay nên chất lượng vật đúc kém khuôn làm bằng kim máy

- Công nghệ đúc

Công nghệ hợp lý sẽ giảm khuyết tật

Các công nghệ gồm:

 Công nghệ nấu chảy hợp kim (nhiệt độ, thành phần, khử tạp chất,

…)

II. Bài 2: Tính toán thiết kế dập khối phôi trục bậc trên máy búa

1 Phân Tích Kết Cấu Yêu Cầu Kĩ Thuật

phần nhỏ 80

2 Phân Tích Tính Công Nghệ Trong Kết Cấu Của Sản Phẩm

tiết có độ cứng vững không cao Khi gia công ta tiến hành dùng chống tâm hai đầu

điều kiện lắp ghép đồng thời phù hợp với điều kiện phân bố tải trọng dọc trục để giảm tối đa đường kính trục nhưng vẫn đảm bảo điều kiện bền và làm việc tin cậy.Tuy nhiên do kết cấu trục là trục bậc sẽ gây tập trung ứng suất làm giảm độ bền của chi tiết Để làm giảm tập trung ứng suất ta làm các rãnh thoát dao và các góc lượn chuyển tiếp

mài trục

bằng mặt vát( 2x45 ) bởi vì khi đó gia công thuận tiện hơn, kinh tế hơn so ⁰ với làm rãnh tròn ( Vì phải có dao định hình ) Đồng thời hình dáng, kích thước các mặt vát hoàn toàn giống nhau để thuận tiện trong quá trình gia công, giảm số lượng dao, tăng hiệu quả kinh tế

3 Vật Liệu Và Phôi Dùng Để Chế Tạo Các Chi Tiết Dạng Trục

của loại trục đó

tự do trong khuôn đơn giản, đôi khi có thể dùng phôi cán nóng

- Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối phôi của trục được chế tạo bằng dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể được rèn trên máy rèn ngang cũng có thể được chế tạo bằng phương pháp đúc

- Vật liệu để chế tạo các chi tiết dạng trục bao gồm thép Cacbon ví dụ thép C35,C40,C45 , thép hợp kim…có thể được chế tạo các ch i tiết trục cán trục khuỷu bằnggang có độ bền cao

 Ta chọn thép C45 làm vật liệu chế tạo chi tiết

Xét đến độ cứng vững của trục khi gia công trong những trường hợp gia công không đồng thời bằng nhiều dao thì tỉ số L/D ≤ 10

Việc chọn phôi đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công tiếp theo, nếu chọn phôi hợp lý không những đaem bảo được tính năng kỹ thuật à còn cho năng xuất chất lượng cao và giá thành SP phù hợp

Để chế tạo được phôi, trước tiên cần chọn phôi dựa trên những yếu tố sau:

- Vật liệu và cơ tính của vật liệu mà chi tiết phải tuân theo yêu cầu thiết kế

- Kích thước, hình dáng và kết cấu của chi tiết

- Số lượng của chi tiết thuộc các loại dạng sản xuất

- Cơ sở vật chất kỹ thuật cụ thể của nơi sản xuất phôi

Từ những yếu tố trên, để gia công được chi tiết trục bậc, vật liệu thép C45 làm việc với chế độ tỉ trọng kéo, uốn, nén, xoắn tốt nhất khi tổ chức kim loại dạng thớ Ta lựa chọn 1 trong các phương án sau:

3.1 Phôi đúc

Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại

Ưu điểm:

 Đúc được các vật có khối lượng tù nhỏ đến lớn, rất lớn, tạo ra các vật có hình dạng và kết cấu phức tạp

Nhược điểm:

điền đầy lòng khuôn, vật đúc bị nứt do vậy không tốt với điều kiện làm việc nặng nề

3.2 Phôi cán

Dùng áp lực để gia công kim loại bằng cách đặt vật liệu giữa những trục

quay của máy cán để làm giảm kích thước mặt cắt ngang

của thỏi cán và tạo cho nó một hình dáng nhất định

3.3

Ưu điểm:

 Tính dẻo của KL cao nên dễ biến dạng, năng xuất cao

khi nung

3.4 Phôi Rèn

a. Rèn tự do

Ưu điểm:

 Độ chính xác và cơ tính cao, tiết kiệm thời gian và vật liệu

Nhước điểm:

thước lớn

b. Rèn khuôn

Là phương pháp gia công KL bằng áp lực, trong đó KL được biến dạng trong lòng khuôn, phương án này cho năng xuất cao Tổ chức KL có cơ tính rất cao, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao Lượng du gia công nhỏ, tiết kiệm được nguyên liệu.Phương pháp dập thể tích trên máy búa

Ưu điểm:

 Cơ tính và bề mặt dập đạt độ chính xác cao

Nhược điểm:

 Do dập trên máy búa nên lực dập lớn và tần xuất cao, đòi hỏi chế tạo khuân phức tạp

tạo phôi, ta chọn được phương án phù hợp nhất để gia công chi tiết trục bậc đó là phương án dập thể tích trên máy búa

4 Tính Toán Thiết Kế Dập Khối Phôi Trục Bậc Trên Máy Búa

4.1 Bản Vẽ Chi Tiết Trục Bậc

V3

V2

V1

Thể tích vật thể:

V = V1 + V2 + V3 = = 820 π ()

Khối lượng vật thể: m = V*d

4.2 Lựa Chọn Lòng Khuôn

- Nếu dập như sơ đồ trên sẽ gặp phải những khó khăn:

Việc lấy vật dập ra khỏi lòng khuôn gặp rất nhiều khó khăn vì lặc ma sát giữa vật dập và thành khuôn rất lớn

Kh kích thước phôi không chính xác sẽ thu được vật dập đúng kích thước: nếu Vph > Vkh kim loại thừa sẽ làm cho vật dập cao hơn chiều cao của lòng khuôn một lượng bằng chiều dày lớp bavia; nếu Vph < Vkh thì ở một số vùng nào

đó, kim loại không điền đầy được lòng khuôn và tại đó ta thấy kích thước vật dập bị hụt

Dể khắc phục các hiện tượng kể trên ta có thể làm khuôn dập có góc nghiêng thành lòng khuôn

Khi dập trên khuôn hở sẽ có những đặc điểm như:

Khối lượng phôi có thể không cần chính xác nhưng kích thước vật dập sẽ không giống nhau vì khối lượng phôi lớn hơn theo yêu cầu thì lượng kim loại thừa sẽ có thể chảy hết ra theo rãnh thoát biên

Chiều chảy kim loại thoát ra khỏi lòng khuôn vào các rãnh thoát biên vuông góc với chiều lực tác dung Chiều dày vành biên giảm dần khi lực dập tăng

Thớ kim loại tại nơi cắt vành biên sẽ không liên tục

Khối lượng kim loại ở trong lòng khuôn giảm dần đi trong quá trình tăng lực

vì có một lượng kim loại chảy ra khỏi khuôn qua rãnh thoát biên

Khi dập trên khuôn kín sẽ có những đặc điểm sau:

kích thước vật dập không đều nhau

của ba via cùng với hướng lực tác dụng, chiều dày lớp ba via này không đổi trong suốt quá trình dập

không phải cắt biên

Căn cứ vào những đặc điểm trên của hai loại lòng khuôn, ta chọn dập trên lòng khuôn kín vì cho ra sản phẩm chất lượng tốt, hệ số sử dụng vật liệu rất cao

so với dập trên khuôn hở

4.3 Xác Định Kết Cấu, Chọn Phôi Hợp Lý Và Xác Định Mặt Phân Khuôn

a) Xác định kết cấu, chọn phôi hợp lý

Việc chọn phôi đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công tiếp theo Nếu chọn phôi hợp lý, không những chỉ đảm bảo tốt về những tính năng kỹ thuật mà còn ảnh hưởng tích cực đến năng suất chất lượng giá thành sản phẩm, giảm quá trình gia công, giảm chi phí gia công

Căn cứ cào các yếu tố để chọn phôi:

thiết kế

+ Kích thước, hình dáng và kết cấu của chi tiết

+ Số lượng của chi tiết trong năm loại dạng sản xuất

+ Cơ sở vật chất kỹ thuật cụ thể nơi sản xuất phôi

Với chi tiết gia công là trục bậc, vật liệu là thép C45 với chi tiết trục bậc làm việc với chế độ tỉ trọng uốn, kéo, nén và loại dạng thớ cùng với kết cấu không quá phức tạp, dạng sản xuất của chi tiết ta chế tạo bằng một trong các phương pháp sau:

* Phôi đúc:

Đặc điểm: phôi đúc có cơ tính đạt được không cao phôi rèn, tổ chức kim loại không đồng đều và không tốt với điều kiện làm việc nặng

nề, khả năng chịu lực phức tạp của chi tiết kém như: uốn, soắn, kéo, nén

và giá thành của chi tiết cao Do vậy phương án này không phù hợp

* Phôi rèn:

Phôi rèn có cơ tính tốt hơn phôi đúc vẫn đảm bảo được điều kiện bền khi chịu lực phức tạp vì tôt chức kim loại ở dạng thớ nhất là những nơi có tiết diện thay đổi đột ngột So sánh phôi rèn và phôi đúc ta thấy nên chon phôi rèn để tạo phôi và chọn một trong những phương án sau:

Là phương pháp gia công bằng áp lực trong đó kim loại được biến dạng trong không gian tự do

+ Ưu điểm: phương pháp này có thể chế tạo được các vật rèn có kích thươc rất nhỏ đến rất lớn, từ đơn giản đến phức tạp dụng cụ gia công đơn giản, rẻ tiền

cho gia công thường lớn Tổ chức kim loại bề mặt bị chai cứng, quy mô sản xuất nhỏ, sản lượng không cao nên chỉ phù hợp với dạng sản xuất nhỏ và đơn chiếc

Là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực, trong đó kim loại được biến dạng trong lòng khuôn Phương án này cho năng suất cao , tổ chức kim loại có cơ tính rất cao, độ chính xác và độ bóng

bề mặt cao Tiết kiệm được nguyên liệu, lượng dư gia công nhỏ

=> Ta sử dụng phương pháp dập thể tích trên máy búa và phải căn cứ vào các cách sau để xác định:

tận dụng có thể chọn phôi là thép cán định hình, có hình dạng và kích thước gần giống kích thước vật dập

răng, biên bạc, trục, trục bậc…phân chi tiết phức tạp thành những phần đơn giản, sau khi dập sẽ ghép lại Tổ hợp, ghép chi tiết đơn giản lại với nhau, sau khi dập sẽ cắt rời từng phôi

gia công

Mặt phân khuôn cho phép dễ đặt phôi vào lòng khuôn, dễ lấy vật dập ra sau khi dập Mặt phân khuôn của vật dập thể tích phụ thuộc vào hình dạng, kết cấu của vật dập và ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình công nghệ

Với trục bậc:

− Đặt mặt phân khuôn vào bề mặt có tiết diện lớn nhất là bề mặt tại

F = 360 cm2

4.4 Thành Lập Bản Vẻ Vật Dập

lượng dư phải có trên tất cả các bề mặt cần gia công Lượng dư gia công phụ thuộc vào kích thước, khối lượng, tính chất vật liệu, độ chính xác của chi tiết và loại thiết bị sử dụng

= 0,06D + 0,0017L + 2,8 = 0,06.100 + 0,0017.400 + 2.8 = 9,48 (mm)

= 0,06D + 0,002L + 1 = 0,06.100 + 0,002.400 + 1 = 7.8 (mm)

Lượng dư kỹ thuật thêm vào để đơn giản kết cấu công nghệ

c) Xác định kích thước danh nghĩa vật dập

c) Kích thước danh nghĩa của vật rèn được xác định theo công thức:

D = d + => d = D – = 100 – 9,48 = 90,52 (mm)

Dung sai theo chiều cao:

+ ES = (0,7 – 1) = (6,64 – 9,48)

+ EL = (0,4 – 0,6) = (3,12 – 4,68)

trên cần lớn hơn độ dốc của khuôn dưới

Căn cứ vào các yếu tố trên, ta chọn độ nghiêng thành khuôn là 500

Bán kính góc lượn để kim loại dể di động trong khuôn, tránh nứt, gấp nếp, tăng độ bền, tuổi thọ lòng khuôn

Chọn bán kính thành trong r = 2, bán kính thành ngoài là

R = 2,5r + 0,5 = 5,5

e) Chiều cao khe ba via:

vat dap 0,015

h= F

F : diện tích hình chiếu vật dập trên mặt phân khuân

f) Thể tích ba via: V = S.L

+ Trong đó: ϕ

hệ số điền đầy (ϕ

= 0,3 – 0,7) + S diện tích tiết diện ngang rãnh bavia

+ L chu vi theo trọng tâm tiết diện ngang rãnh bavia

4.5 Xác Định Khối Lượng Và Kích Thước Phôi Trước Khi Dập

4.6 Xác Định Khối Lượng Phần Rơi Của Máy Búa Và Chọn Máy

Khối lượng phần rơi trên máy búa được xác định theo công thức:

m= 4.Fmax = 4.Fvật dập + bavia

4.7 Núng Nóng Phôi

Xác định bằng công thức nghiệm

- Nhiệt độ bắt đầu gia công (T0 max) là nhiệt độ cao nhất bắt đầu gia công, nếu gia công ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ này, tính dẻo giảm đột ngột sẽ say ra nhiều khuyết tật (lỏng, chảy, quá nhiệt, oxi hóa )

T0 max = Tduc – (1500 ÷ 200) 0C

- Nhiệt độ kết thúc gia công: T0 min = TAm + (400 ÷ 500) 0C

- Xác định khoảng nhiệt độ bằng giản đồ Fe –C

thép là một pha đồng nhất có độ dẻo cao

nghiệm

- Dùng màu để xác định nhiệt độ gia công theo kinh nghiệm

Tnung =α.β.k.D (h)

=> Tnung = 2.25 (h)

c) Xác định thời gian giữ nhiệt

Là thời gian đồng đều về nhiệt độ từ trong ra ngoài và chuyển hoàn toàn thành pha đồng nhiệt Được xác định theo công thức:

Tgn = (20 – 30)% Tnung = (0.45 – 0.67) (h)

tránh nứt nẻ và biến dạng

Vcp = λ.ρ.β.E

+ λ hệ số dẫn nhiệt

+ ρ bán kính phôi

+ E modul đàn hồi

+ β hệ số giãn nở dài

với tốc độ nhanh để tránh oxi hóa và thoát cacbon

4.8 Kết Luận

Gia công kim loại bằng áp lực là một phương pháp gia công rất phổ biến hiện nay Gia công áp lực đã phát triển đến mức độ hiện đại cả về thiết bị gia công, phương pháp kỹ năng gia công đã sử dụng máy ép thủy lực mấy chục vạn tấn, các máy búa ít chấn động, máy búa không bệ đe, sử dugnj dấy chuyền tự động hóa