8.1 KHÁI NIỆM CHUNG
8.1.3 Gia cơng nóng và gia công nguội
Gia cơng nguội là q trình gia cơng ở dưới nhiệt độ kết tinh lại.Cịn gia cơng nóng ở trên nhiệt độ kết tinh lại.
Tkti - 0,4 Tnc 8.1.3.1 Gia công nguội
Luôn kèm theo sự biến cứng và tồn tại ứng suất dư, làm kim loại: - Tăng độ bền, độ cứng.
- Tăng độ dẫn nhiệt, dẫn điện.
Đe làm mất sự biến cứng và làm tăng độ dẻo cho những nguyên công tiếp theo phải ủ lại.
8.1.3.2 Gia cơng nóng
Khi gia cơng cũng xảy ra hiện tượng biến cứng. Nhưng vì ở nhiệt độ cao, nên đồng thời cũng xảy ra sự biến mềm, làm cho kim loại:
- Có thể hàn lại khuyết tật của tổ chức đúc. - Tăng độ mịn chặt của kim loại.
- Tăng cơ tính của vật liệu.
Hình 8.2 Biến đổi hạt tinh thể
trong quét trình kết tỉnh lạỉ
8.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ÁP Lực8.2.1 Cán kim loại 8.2.1 Cán kim loại
8.2.1.1 Thực chất, đặc điếm
Là phương pháp gia cơng áp lực trong đó kim loại được biến dạng qua khe hở giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau.
- Hình dạng kích thước khe hở giữa 2 trục cán quyết định hình dạng, kích thươc sản phẩm.
Hình 8.3 Nguyên lý cán kim loại
- Lực ma sát giữa 2 trục cán và chi tiết tạo thành chuyển động của chi tiết.
- 75% khối lượng thép từ luyện kim I
- Khi cán chiều dài và chiều rộng của sản phẩm tăng, chiều cao giảm.
J1,
Vật Liệu Học Làm Hồng Câm
Thông thường ụ = 1 4-2
b. Lượng ép tuyệt đối
Ah = ho - hl = D(l-cosa) (mm)
a cán
c.
Với: ho, hl: chiều cao trước và sau khi cán D: đường kính trục cán
a: góc cán hay góc ăn
tăng thì cosa giảm từ đó Ah sẽ tăng biến dạng càng nhỏ càng khó
Điều kiện cán được (hình 8.5)
Khi phơi tiếp xúc, trục cán tác dụng lên các điểm tiếp xúc A và B 2 lực: phản lực N và lực ma sát T với:
T= f.N (f là hệ số ma sát)
Lực N và T có thể chia thành phần Nx, Tx theo phương ngang và Ny, Ty theo phương thẳng đứng.
Trong đó:
- Ny và Ty có tác dụng làm biến dạng phơi. - Nx có tác dụng đẩy phơi ngược lại.
- Tx có tác dụng kéo phơi vào lỗ hình.
Đe cán được phơi: —
Tx > Nx T.cosa > N.sina f.N.cosa > N. since a < artgf 8.2.1.3 Sản phẩm cán a. Dạng tấm: gồm 2 loại - Tấm mỏng: có chiềâu dày <4mm - Tấm dày: có chiều dày >4mm
b. Dạng hình:
- Loại hình đơn giản: o □ o o c - Loại hình phức tạp như các tiết diện: I
c. Dạng ống: gồm 2 loại:
p
D 1
► Tx
Hình 8.5 Điều kiện cán được
Hình 8.6 Các phương pháp cán Ống cơ bản
- Ơng có mối hàn: được cuộn và hàn từ tấm mỏng.
- Ông khơng có mối hàn: cán trực tiếp từ phơi đặc hình trụ.
d. Dạng đặc biệt: Gồm những tiết diện đặc biệt dùng trong một số ngành
đặc biệt như chế tạo ôtô, tàu thuỷ, máy bay...
8.2.1.4 Thiết bị cán
8.2.1.4.1 Máy cán (hình8.8) Cấu tạo
a. Giá cán: Là bộ phận chủ yếu của máy cán, trên đó lắp:
- Các trục cán
- Hệ thống điều chỉnh khoảng cách giữa các trục cán
b.Trục cán (6): gồm 3 phần: (hình 8.7)
- Thân (1): có chứa các lỗ hình
- Cổ trục(2) : lắp ghép với hộp trục cán
- Đầu chữ thập(3): nối trục cán với bộ phận truyền dẩn
Hình 8. 7 Cấu tạo trục cán
1. Thân; 2. CỔ trục; 3. Đầu chữ thập
c. Láp truyền và khớp nối các đăng (5):
- Truyền chuyển động từ hộp bánh răng chữ V cho các trục cán.
- Khóp các đăng bảo đảm tính tự lựa cho sự truyền động khi trục cán dịch chuyển.
d. Hộp bánh răng chữ V (4):
- Nhận chuyển động từ giảm tốc phân phối cho trục cán
- Bánh răng chữ V có nhiệm vụ triệt tiêu lực dọc trục và lực trượt giữa 2 trục cán.
e. Động cơ và giảm tốc (1 và 3): truyền lực và momem cán.
Vật Liệu Học Lâm Hồng Cảm
Nguyên lý làm việc: Động cơ (1) thông qua khớp nối(2) truyền chuyển động qua
hộp giảm tốc (3), nhằm tăng mô men cán. Hộp bánh răng chữ V(4) nhận truyền động từ giảm tốc phân phối ra 3 chuyển động quay đồng tốc cho 3 trục cán (6) thông qua trục truyền và khóp nối các đăng (5).
8.2.1.4.2 Phân loại máy cán a. Máy cán 2 trục (hình a)
- Gồm 2 trục cán quay ngược chiều nhau. - Có thể đảo chiều để đưa phơi từ 2 phía.
b. Máy cán 2 trục trục kép
- Thực chất là 2 máy cán 2 trục đặt cạnh nhau - Có chiều quay ngược nhau để đưa phơi từ 2 phía.
c. Máy cán 3 trục (hình b)
- Phơi cán lúc đầu vào giữa trục dưới và trục giữa (khe hở dưới) (1).
- Sau đó đưa phơi vào giữa trục trên và trục giữa (khe hở trên) (2).
- Rồi lại vào khe hở dưới... cứ thế tiếp tục luân phiên vào lỗ hình nhỏ dần.
8.2.2 Kéo kim loại b)
8.2.2.1 Đặc điểm8.2.2.1.1 Đặc điểm 8.2.2.1.1 Đặc điểm
Là phương pháp gia cơng kim loại trong đó kim loại biến dạng qua lỗ hình của khn kéo.
- Hình dạng kích thước lỗ khn quyết định hình dạng kích thước sản phẩm kéo.
- Khi kéo tiết diện phơi giảm, chiều dài tăng.
- Sản phẩm kéo có độ bóng bề mặt và cơ tính theo chiều dọc tăng.
8.2.2.1.2 Các đại lượng đặc trưng a. Lượng giảm tiết diện
Được đặc trưng bằng hệ số kéo k:
Hình 8.9 Sơ đồ nguyên lý kéo dây
Với: do, dl: đường kính phơi trước và sau khi kéo
Lượng giảm này khoảng 154-30% tiết diện ngang.
b. Số lần kéo
Với: - do là tiết diện ban đầu.
- dn là tiết diện sau cùng phải kéo qua các khuôn kéo trung gian. - K là hệ số kéo.
8.2.2.2 Sản phẩn kéo và khuôn kéo8.2.2.2.1 Sản phẩm kéo 8.2.2.2.1 Sản phẩm kéo Sản phẩm kéo thuờng có dạng: - Dạng dây - Dạng thanh - Dạng ống - Có tiết diện và hình dạng bất kỳ
Vật liệu dùng để kéo có thể là kim loại, họp kim màu hoặc thép.
Lưu ý: Khi kéo ống cần phân biệt 2 trường họp:
a. Kéo ống không lõi: đường kính ngồi và đường kính trong giảm, bề dày
ống khơng đổi (hình 8. lO.a).
b. Kéo ống có lõi: đường kính ngồi và bề dày ống giảm, đường kính trong
khơng đổi (hình 8. lO.b).
a) b)
Hình 8.10 Sơ đồ ngun lý kéo ống 8.2.2.2.2 Khn kéo (cịn gọi là mà)
Được chế tạo bằng họp kim cứng đã kéo dây hoặc bằng thép dụng cụ để kéo thanh và ống
Khn kéo gồn 4 phần (như hình 8.11)
- Phần làm trơn I: để đưa kim loại vào và chứa chất bôi trơn - Phần vuốt nhỏ II: để làm biến dạng phôi
- Phần vuốt nhan III: để định hình tiết diện sản phẩm
- Phần thốt IV: để thốt sản phẩm dể dàng, khơng bị xước, thường dùng dầu mở, bột xà phịng, graphit làm chất bơi trơn khi kéo.
Vật Liệu Học Làm Hồng Câm
8.2.2.3 Máy kéo kim loại
Kéo kim loại có thể thực hiện trên máy kéo thẳng hoặc máy kéo có tang cuộn
Máy kéo có tang cuộn có thể dùng chỉ 1 khn kéo hoặc nhiều khn kéo theo sơ đồ(hình 8.12) nhu sau:
Hình 8.12 Sơ đồ nguyên lý máy kéo dày.
1. Tang dở dây; 2- Khuôn kéo; 3. Tang kéo; 4. Con lăn trượt
8.2.3 Ép kim loại8.2.3.1 Đặc điểm 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 rơng
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: Khn 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 toàn 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 không 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 Nguyên công 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 phôi 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: Phơi 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 lơ
, 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 phôi 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 phôi trịn c) Biến dạng của phơi vng
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 nguyên công 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 nhô; 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 trịn; 11. Búa chặt
8.2.4.3 Thiết bị rèn
Ngồi rèn thủ cơng người ta cịn dùng các loại máy búa để tăng năng suất rèn phổ biến là máy buá hơi và máy búa lò xo.
a. Máy búa hoi
Có sơ đồ cấu tạo như hình 8.23 với ngun 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, bôi 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 tơng 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 lị xo (hĩnh 8.24)
Hình 8.24 Sơ đồ ngun ỉỷ máy búa ỉò 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 khn) 8.2.5.1 Đặc điểm
Là phương pháp gia cơng áp lực trong đó kim loại được biến dạng trong không gian hạn chế của lồng khn.
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 không 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 khuôn dập
1. Búa ; 2. Đe dưới; ĩ.Khuôn trên ; 4. Khn 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 khuôn
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 khuôn 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