8.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ÁP Lực
8.2.3 Ép kim loại
8.2.3.1 Đặc điểm
Là phuơng pháp gia công áp lục trong kim loại đuợc nung nóng và ép qua lỗ khn để có đuợc hình dạng và kích thuớc theo yêu cầu
Đặc điểm của phuơng pháp này là: - Độ chính xác sản phẩm cao - Năng suất cao
- Khn chóng mịn
- Hao phí kim loại du lại ở đầu thành phẩm sau khi ép lớn 184-20%
8.2.3.2 Sản phẩm ép
Có thể ép những sản phẩm có profin khác nhau tuỳ hình dáng lỗ khn. Ví dụ:
8.2.3.3 Các phương pháp ép a. Ép thuận: (hình 8.13a)
Là phương pháp ép mà chày ép chuyển động cùng chiều sản phẩm
b. Ép nghịch: (hình 8.13b)
Là phương pháp ép mà hướng chuyển động của chày và sản phẩm ngược nhau. Phương pháp này có ưu điểm.
- Giảm lượng hao phí kim loại xuống cịn 54-6% khối lượng phơi - Giảm lực ép xuống cịn 254-30%
Tuy nhiên khơng được dùng rộng rãi vì cấu trúc phức tạp
a) Ép thuận b) Ép nghịch
Hình 8.13 Các phương pháp ép
1. Sản phẩm; 2. Lô khuôn; 3. Chày ép; 4. Chày ép rông
Trường hợp để ép phơi có diện tích rỗng từ phơi đặc ta dùng phương pháp sau: Hình 8.14, chày nong tiến vào trước đến khi vượt qua lỗ khn thì dừng lại. Sau đó chày ép rỗng tiếp tục tiến vào ép kim loại ra khỏi khn để tạo ra sản phẩm.
Hình 8.14 Phương pháp ép phơi có diện tích rỗng
l:Sản phẩm, 2: Chày nong, 3: Khuôn ép. 4: Chày ép rông
8.2.4. Rèn tự do 8.2.4.1 Đặc điểm
Là phương pháp gia công áp lực làm kim loại biến dạng dưới tác dụng của lực rèn (bằng búa tay hay búa máy) có đặc điểm như sau:
Vật Liệu Học Làm Hồng Câm
- Độ chính xác và năng suất thấp - Chỉ gia công những chi tiết đơn giản
- Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề công nhân.
p 8.2.4.2 Những nguyên công cơ bản của rèn tự do
a. Chồn: (hình 8.15)
Là ngun cơng làm giảm chiều cao, tăng tiết diện của phơi.
Có 3 kiểu chồn: chồn tồn phần, chồn đầu và chồn giữa. Khi chồn đầu và chồn giữa chỉ cần nung nóng phần đầu và
phần giữa của phơi. Đe tiến trình chồn được tốt và khơng bị cong cần đảm bảo ho < 2do (ho, do là chiều cao và đường kính phơi ban đầu)
Lưu ý: Nếu = 2-2.5 thường xảy ra các
do biến dạng sau - Neu lực đập đủ lớn, vật chồn có hình trống kép chồng lên nhau (hình a) - Neu lực đập khơng đủ lớn, vật chồn sẽ có dạng hình trống kép nhưng khơng chồng lên nhau (hình b)
- Neu lực đập quá nhỏ và nhanh, vật chồn loe ở 2 đầu (hình c).
b. Vuốt
Là ngun cơng làm giảm tiết diện
Hình 8.15 Ngun cơng chồn
ngang và tăng chiêu dài của phôi. Thường
dùng để rèn những phôi dạng trục hoặc dạng ống với các kiểu vuốt sau:
Vuốt phẳng: (hình 8.16)
Là đập dẹp phơi bằng dụng cụ dát phang làm tăng chiều rộng và giảm chiều cao phôi. Thường dùng vuốt chi tiết dạng trục. Khi vuốt cần tạo chuyển động phôi như sau:
- Lật phơi một góc 90° hay 180° sau mỗi nhác đập
- Đẩy phôi theo chiều trục theo mổi nhác đập.
Vuốt rộng lỗ: (hình 8.17)
Là ngun cơng dùng trục gá để giảm chiều dày và tăng đường kính ống. Chiều dài thay đổi rất ít.
135
Hình 8.16 Ngun cơng vuốt phẳng
Hình 8.17 Ngun cơng vuốt rộng lơ
Vuốt dài ống: (hình 8.18)
Là ngun cơng dùng trục tâm làm tăng chiều dài ống làm giảm đường kính ngồi và chiều dày của ống.
Hình 8.18 Ngun cơng vuốt dài ổng
1: Phôi vuốt, 2: Búa, 3: Trục tâm, 4: Đe dưới
c. Đột lỗ: Là phưcmg pháp tạo lỗ trên vật rèn bằng cách đột bỏ một phần
kim loại (tạo lỗ suốt) hoặc làm biến dạng kim loại (tạo lỗ khơng suốt).
Hình 8.19 Ngun cơng đột lô
, a) Đột lỗ suốt, b) Đột lỗ không suốt
d. Uốn cong 6
Là nguyên công đổi hướng trục hoặc thớ của vật rèn.
Khi uốn cong tiết diện phơi tại chỗ uốn thay đổi về hình dạng và kích thước. Các thớ kim loại chia làm 2 lóp:
- Lóp chịu kéo bề mặt dể nứt - Lóp bị nén làm bề mặt bị nhăn
a ì Lớp chịu nén bì
Hình 8.20 Ngun cơng uổn cong.
a) uổn cong
b) Biến dạng của phơi trịn c) Biến dạng của phôi vuông
Vật Liệu Học Làm Hồng Câm
e. Hàn rèn: (hình 8.21)
Là ngun cơng để nối các phần tử kim loại lại với nhau bằng phuơng pháp gia công áp lục. Thục hiện bằng cách.
- Nung nóng 2 phần cần nối đến to gần nhiệt độ nóng chảy. - Dùng ngoại lục tác dụng để kết dính chúng lại.
f Xoắn’ Hình 8.21 Hàn rèn
Là ngun cơng làm cho các tiết diện tại chỗ xoắn quay tuơng đối với nhau 1 góc nào đó quanh trục của nó
Hình 8.22 Dụng cụ dùng trong rèn tay.
1. Đe cổ định; 2. Đe nhơ; 3. Đe định hình; 4. Búa nhơ; 5. Búa lớn; 6. Kìm; 7. Búa là phang; 8. Búa sẩn; 9. Búa đột; 10. Búa là tròn; 11. Búa chặt
8.2.4.3 Thiết bị rèn
Ngồi rèn thủ cơng người ta còn dùng các loại máy búa để tăng năng suất rèn phổ biến là máy buá hơi và máy búa lị xo.
a. Máy búa hoi
Có sơ đồ cấu tạo như hình 8.23 với nguyên lý làm việc như sau:
Động cơ 1 qua bộ truyền dây đai 3 và cặp puli 2,4 sẽ kéo trục khuỷu 5 quay, thông qua thanh truyền động 6 làm bít tơng 8 chuyển động tịnh tiến tạo ra khí ép ở buồng trên hoặc buồng dưới trong xylanh ép 7.
Tuỳ vị trí bàn đạp điều khiển 16 mà hệ thống van phân phối khi sẽ tạo ra những đường dẩn khí khác nhau làm bít tơng búa 11 mang búa 12 ( đe trên) chuyển động lên xuống hoặc đứng yên trong xylanh búa 10.
Đe dưới 13 gắn trên gối đỏ đe 14 và được giữ chặt trên đe 15. ngồi ra cịn van an tồn, van 1 chiều, hệ thống điện, bơi trơn... Trong máy búa hơi, khối lượng phần rơi gồm khối lượng của bít tơng búa và đe trên thường từ 504-15 Okg.
10
Hình 8.23 Sơ đồ nguyên ỉỷ máy búa hơi
1. Mô tơ; 2,4. Ptỉli; 3. Dây đai; 5. Trục khuỷu; 6. Thanh truyền; 7. Xy lanh ép; 8. Bít tông ép; 9. Van phân phổi; 10. Xy lanh búa; 11. Bít tơng búa; 12. Búa; 13. Đe
Vật Liệu Học Làm Hồng Câm
b. Máy búa lò xo (hĩnh 8.24)
Hình 8.24 Sơ đồ ngun ỉỷ máy búa ỉị xo
1. Đe dưới ; 2. Búa ; 3. Rãnh dẫn hướng ; 4.Nhìn ỉị xo ; 5. Tav biên ; 6. Bánh lêch tâm.
Nguyên lý hoạt động như sau: Từ động cơ thông qua cơ cấu truyền dẫn làm quay bánh lệch tâm 6 (hoặc trục khuỷu), tác động lên tay quay 5 và nhíp lị xo 4 làm đầu búa 2 chuyển động công tác trong rãnh dẫn hướng 3. Bộ phận nhíp lị xo có tác dụng giảm chấn động và tăng thêm năng lượng đập cho đầu búa.
Khối lượng phần rơi trong máy này khoảng 254-500kg.
8.2.5 Dập thể tích (rèn khuôn) 8.2.5.1 Đặc điểm
Là phương pháp gia công áp lực trong đó kim loại được biến dạng trong khơng gian hạn chế của lồng khuôn.
Ket cấu khn dập như (hình 8.25)
- Nửa khn trên 3 được lắp chặt với đầu búa 1
- Nửa khuôn dưới 4 được lắp chặt với đe dưới 2
- Lịng khn 5 là khơng gian kim loại biến dạng để tạo hình dáng vật rèn
- Rãnh bavia 6 chứa kim loại thừa tạo thành ba via của vật rèn.
a . Ưu điếm: Đạt độ chính xác và chất
lượng hơn rèn tự do
- Có khả năng chế tạo những chi tiết phức tạp.
- Dễ cơ khí hố và tự động hố.
b.Khuyết điểm:
- Khn chóng mịn. - Giá thành khn cao.
Hình 8.25 cẩu tạo khn dập
1. Búa ; 2. Đe dưới; ĩ.Khuôn trên ; 4. Khuôn dưới; 5. Lịng khn; 6. Rãnh ba via
- Chỉ thích hợp sản xuất hàng loạt và khối.
8.2.5.2 Các phương pháp rèn khn
Căn cứ vào lịng khn, có 2 phương pháp rèn khn sau:
a. Lịng khn hở: (hình 8.26a)
Là lịng khn mà trong q trình gia cơng có 1 phần kim loại biến dạng tự do, có bavia trên sản phẩm.
b. Lịng khn kín: (hình 8.26b).
Là lịng khn khơng cho bavia trên sản phẩm.
Hình 8.26 Rèn lịng khn hở và long khn kín.
1. Nửa khn trên; 2. Vật rèn; 3. Nửa khuôn dưới
8.2.5.3 Thiêt bị rèn khuôn
Thường dùng máy ép thủy lực hoặc máy ép cơ khí kiểu trục khuỷu (cịn gọi là máy dập thủy lực, máy dập trục khuỷu).
Hình 8.27 trình bày sơ đồ nguyên lý của máy dập trục khuỷu với nguyên lý làm việc như sau:
Mở động cơ 1, năng lượng truyền qua day đai 2 làm quay cặp bánh răng 3 và 4. Bánh răng 4 chạy lồng không trên trục (đồng thời là bánh đà của máy).
Muốn đầu con trượt 7 chuyển động, ta ấn bàn đạp (hoặc ấn nút) điều khiển làm cho ly họp ma sát 5 đóng lại, truyên động cho trục khuỷu 10 quay thông qua thanh truyền 6 làm đầu trượt 7 chuyển động.
Muốn dừng đầu trượt 7, ta nhả Hình 8.27 Sơ đồ nguyên lý máy dập trục khuỷu bàn đạp, ly họp ma sát 5 sẽ ngắt
truyền động và lập tức má hãm 9 hãm trục khuỷu lại và dừng đầu con trượt
l.Động cơ; 2. Dây đai; 3. Bánh răng nhỏ; 4. Bánh răng lớn lồng không; 5. Li hợp; 6. Tay biên; 7. Đầu trượt bằng đầu ép; 8. Bệ đỡ (bán máy): 9. Má phanh; 10. Trục khuỷu.
Vật Liệu Học Lâm Hồng Cảm
Bảng 8.1 Các thông số cơ bản của máy ép trục khuỷu để dập nóng
Tên các thơng số Các trị số - Lực ép danh nghĩa(tấn) 630 1000 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 Hành trình đầu trượt(mm) 200 250 300 320 350 370 400 430 460 500 - Số hành trình của đầu truợt trong 1 phút (không nhỏ hon) 90 80 75 65 60 55 50 45 40 35 Kích thuớc bàn máy(mm) * Rộng * Dài 640 820 770 990 940 1200 1060 1300 1200 1400 1360 1500 1570 1620 1720 1780 1900 1950 2100 2150 Trọng luợng vật rèn(kg) <1 1-2,5 2,5-4 4-7,0 7-12 12-18 18-22 22-30 30-50 50-80
Máy dập trục khuỷu có hành trình con truợt cố định gọi là hành trình cứng, loại có hành trình con truợt điều chỉnh đuợc gọi là hành trình mềm.
8.2.6 Dập tấm (dập nguội) 8.2.6.1 Đặc điểm
Là phuơng pháp gia công áp lục chế tạo sản phẩm từ vật liệu tấm thép bản hoặc dãi cuộn.
Dập tấm thuờng thục hiện ở trạng thái nguội nên còn gọi là dập nguội với các đặc điểm sau.
- Độ chính xác và chất luợng sản phẩm cao. - Có khả năng cơ khí hố và tụ động hóa cao. - Năng suất cao.
Dập tấm đuợc sử dụng rộng rãi để gia công các chi tiết trong các ngành chế tạo ôtô, máy bay, tàu thủy, chế tạo thiết bị điện, đồ dân dụng.
8.2. Ĩ.2 Các ngun cơng của dập tấm
a. Cắt phôi: Đuợc tiến hành trên máy cắt có luỡi cắt song song, luỡi cắt
nghiêng hay luỡi cắt đĩa. Đối với những đuờng cắt khép kín ta dùng dập cắt và đột lỗ.
Bản chất 2 nguyên công dập cắt và đột lỗ là giống nhau chỉ khác về cơng dụng.
Hình 8.28 Các phương pháp cắt phơi trong dập tẩm.
a) Cắt bằng lưỡi cắt song song; b) cắt bằng lưỡi cắt nghiêng; c) Cắt bằng lưỡi cắt đìa; d) Dập cắt.
1. Lưỡi cắt trên; 2. Phôi; 3. Lưỡi cắt dưới; 4. Lưỡi cắt đìa; 5. Sân phẩm; 6. Phế hệu; 7. Chày dập; 8. Coi dập.
b. Tạo hình: Từ phơi cắt
ngun cơng trước đó chi tiết sẽ được tạo hình theo yêu cầu (dạng cốc,dạng ca, dạng dĩa..
Quá trình tạo hình thường được thực hiện bởi 1 hoặc phối họp bởi những nguyên công sau:
- Uốn. - Dập giản. - Nong lỗ. - Viền mép. - Tóp miệng.
Hình 8.29 Các phương pháp tạo hình của dập tẩm.
a) Dập sâu; 2. uổn vành; c) Tóp miệng 1. Chày; 2. Vật hệu gia công; 3. cốt
Vật Liệu Học Lâm Hồng Cảm
CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Trình bày khái niệm về gia công áp lực và sự biến dạng của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực.
2. Trình bày thực chất, đặc điểm của phương pháp cán kim loại và viết được cơng thức tính các đại lượng đặc trưng.
3. Vẽ hình, mơ tả cấu tạo và trình bày nguyên ký làm việc của máy cán. 4. Phân loại được máy cán.
5. Trình bày đặc điểm phương pháp kéo kim loại và viết được công thức tính các đại lượng đặc trưng.
6. Vẽ hình và mơ tả được cấu tạo khn kéo.
7. Trình bày đặc điểm phương pháp ép kim loại và mô tả được các dạng sản phẩm ép.
8. Trình bày khái niệm về rèn tự do và mô tả được nội dung các nguyên công trong rèn tự do.
9. Vẽ hình và trình bày được nguyên lý làm việc của máy búa hơi.
10. Trình bày được đặc điểm phương pháp dập thể tích. Vẽ hình và mơ tả được cấu tạo khuôn dập.
11. Vẽ được sơ đồ và trình bày được nguyên lý làm việc của máy dập trục khuỷu.
12. Trình bày được đặc điểm phương pháp dập tấm và các nguyên công của dập tấm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nghiêm Hùng - Giáo trình Kim loại học và Nhiệt luyện - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật - 2005
2. PGS. TS. Nguyễn Hoành Son - Vật liệu cơ khỉ - NXB Giáo Dục - 2007 3. PGS. TS Hồng Trọng Bá - Giáo trình Vật liệu cơ khí- 2009
4. PGS. TS Hồng Trọng Bá - Vật liệu phi kim loại - NXB Khoa Học Kỹ Thuật
-2009 ~ '
5. Nguyễn Tử Định - Vật liệu học — Khoa Cơ khỉ máy - Đại học SPKT - 2009 6. Nguyễn Tác Ánh - Giáo trình Cơng nghệ kim loại - Đại học SPKT - 2010