Quá trình tạo hình của khuôn nêm như sau: Phôi sau khi được nung nóng đến nhiệt độ biến dạng dẻo thích hợp nhằm giảm trở kháng biến dạng được đặt tiếp xúc với 2 khuôn nêm. Hai khuôn nêm có hình dạng, kích thước giống nhau hoàn toàn được đặt đối xứng với nhau, sao cho các vùng tạo hình cùng làm biến dạng phôi đồng thời. Một khuôn được giữ cố định, khuôn trên di chuyển theo phương tiếp tuyến với phôi, dọc theo chiều dài khuôn hoặc có thể hai khuôn cùng di chuyển song song ngược chiều nhau.
Trong quá trình khuôn nêm di chuyển nhờ vào ma sát giữa bề mặt khuôn và phôi, phôi sẽ di chuyển lăn không trượt trên bề mặt khuôn. Phần nêm của cả hai khuôn sẽ “ăn ” vào phôi và tạo hình sản phẩm. Phôi ban đầu có đường kính D, sau khi gia công đường kính phần thân trục giảm xuống kích thước d.
Lượng giảm tiết diện mặt cắt ngang ∆A được tính theo công thức:
22 2 1 D d A= − ∆ (2.1)
Lượng ép được định nghĩa như sau:
δ = D/d (2.2)
Sau khi cán chi tiết được đẩy ra, nhờ cơ cấu thuỷ lực hai khuôn nêm được đưa về vị trí ban đầu (hành trình không tải) để tiếp tục hành trình mới, tạo sản phẩm tiếp theo.
Hình 2.1. Quá trình tạo hình sản phẩm
Lực tổng hợp trong quá trình cán cơ bản được phân thành ba thành phần:
Hình 2.2. Sơđồ phân bố lực
PX, - lực cán, PY, - Lực dọc trục, PZ, - lực tỳ. Áp lực biến dạng toàn phần tương đương với tổng véc tơ của các lực PX, PY, PZ. Lực cán PX là thành phần chính trong lực cán xác định Рпр:
Pпр = PX +µPZ (2.3)
Trong đó µ là hệ số ma sát giữa phôi cán và khuôn cán nêm.
Lực tỳ РZ được tập trung tại giá cán và xác định lượng biến dạng đàn hồi của nêm. Độ biến dạng đàn hồi của nêm càng cao thì độ chính xác của sản phẩm nhận được là càng thấp.
Lực dọc trục РY là nguyên nhân gây ra ứng suất kéo trong tâm phôi cán. Trong trường ứng suất của lực này đạt được giới hạn chảy sẽ làm mất tiếp xúc của phôi cán với trục tạo nên sự biến dạng quá mức của phôi. Trong trường hợp ứng suất kéo lớn hơn ứng suất chảy thì phôi bị phá hủy. Phôi bị đứt là một trong số nguyên nhân gây nên quá trình cán mất ổn định.
Hình 2.3. Hệ trục toạđộ minh hoạ các phương của lực cán