Bài giảng Công nghệ và khuôn dập tạo hình: Chương 4

CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KHỐI

TS. Đinh Văn Duy Email: Duy.dinhvan@hust.edu.vn BM Gia công áp lực – Viện Cơ khí P301-C10 ĐH Bách Khoa HN

1 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Nội dung

0. Tổng quan về công nghệ dập tạo hình khối

1. Vật liệu sử dụng trong công nghệ tạo hình các chi tiết dạng khối

2. Chế độ nhiệt trong công nghệ tạo hình chi tiết dạng khối

3. Ảnh hưởng của quá trình tạo hình biến dạng đến cấu trúc và cơ tính của kim loại

4. Công nghệ rèn

5. Dập thể tích trên máy búa

6. Dập thể tích trên máy ép

7. Phương pháp tạo hình kim loại khối dạng đặc biệt

2 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI

Các khái niệm chung

Vị trí của CN Dập khối trong GCAL

Tỷ lệ sản phẩm dập khối trong thực tế

Hình ảnh sản phẩm

Ưu nhược điểm

Sơ đồ công nghệ, đối tượng nghiên cứu

Quá trình công nghệ (khuôn, thiết bị…)

Nhắc lại các định luật cơ bản trong Biến dạng dẻo kim loại

3 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Video ứng dụng dập khối trong CN Ôtô

4 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Khái niệm

Công nghệ dập tạo hình khối là một trong những phương pháp gia công kim loại bằng áp lực, khai thác tính dẻo của kim loại. Dưới tác dụng của dụng cụ tạo hình, phôi bị biến dạng dẻo để tạo hình dạng và kích thước sản phẩm theo yêu cầu.

5 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

VỊ TRÍ CỦA CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI TRONG GCAL

6 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Tỷ lệ sản phẩm dập tạo hình khối trong thực tế

Nguồn: Internet?

▪ Sản phẩm dập khối/Rèn khuôn – 63,2%

▪ Ép chảy nguội – 8,5%

▪ Rèn tự do – 20,2%

▪ Tạo phôi dạng vành và ống trụ - 8,1%

7 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Ưu nhược điểm

+ Ưu điểm: - Tiết kiệm nguyên vật liệu (so với cắt gọt):

(Có thể tiết kiệm đến 75% - nguồn: Metal forming handbook [Schuler])

8 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1.3 Ưu nhược điểm

- Có thể tạo ra hướng thớ kim loại phù hợp => Làm tăng cơ tính của chi tiết (giảm được kích thước).

9 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Ưu nhược điểm

+ Giảm số nguyên công (giảm chi phí đầu tư thêm các thiết bị gia công cơ):

+ Năng suất cao (sản phẩm được tạo ra sau một hoặc một số lần dập), dễ cơ khí hóa và tự động hóa.

+ Thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao.

10 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1.3 Ưu nhược điểm

+ Nhược điểm:

- Khi dập tạo hình khối ở trạng thái nóng thì: chất lượng bề mặt thấp, độ chính xác không cao, môi trường làm việc khắc nghiệt (ồn, bụi, nóng)…

- Chi phí đầu tư ban đầu lớn, chỉ phù hợp với sản xuất loạt lớn, hàng

khối.

- Không thể chế tạo được một số chi tiết có hình dạng và kết cấu phức tạp

như đối với công nghệ đúc.

11 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Sơ đồ công nghệ rèn và dập khối

12 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Đối tượng nghiên cứu trong công nghệ dập tạo hình khối

→

Phôi →

Rèn, Dập khối

Vật dập

- Chồn

- Phôi đúc, gù đúc

- Bán thành phẩm

- Vuốt, kéo

- Phôi cán chu kỳ, định hình

- Chi tiết

- Uốn

- Chế độ nhiệt

- Dát

- Dung sai vật dập

- Vật liệu, cơ tính

- Ép chảy

...

- Đột lỗ

- Vặn xoắn

- Chặt phôi

- Dập trong khuôn hở

- Dập trong khuôn kín

…..

13 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Mô phỏng quá trình tạo hình

14 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Mô hình dập khối chi tiết thanh truyền trên khuôn hở

5) TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Sản xuất khuôn dập

Milling of the electrode

CAD design of the form geometry

CNC milling of the form

Finishing of the die form

Spark-erosion of the die form

The milling head of the high- speed milling machine rotates at up to 40,000 rpm.

Surface treatment of the die form

Finished die

Diagram showing die manufacture

16 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

THIẾT BỊ CHÍNH TRONG CÔNG NGHỆ DẬP TH KHỐI

17 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Hình ảnh Thiết bị

18 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Dây chuyền sản xuât trục khuỷu và trục trước xe tải

Twisting machine

Wedge press

Reducer roll

Trimming machine

120 MN

Calibration press

19 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

I. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CÁC CHI TIẾT DẠNG KHỐI

1. Các loại vật liệu phôi

2. Phương pháp cắt phôi

20 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

* Mọi vật liệu kim loại có tính dẻo đều có thể dập ở một nhiệt độ nhất định

* Vật liệu để rèn và dập khối rất đa dạng, gồm:

- Các loại thép các bon

- Các loại thép hợp kim

- Kim loại mầu và hợp kim màu như hợp kim nhôm, magiê, đồng và một số hợp kim niken, titan…

21 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

Các dạng phôi chủ yếu:

- Phôi thép đúc

- Phôi thép cán định hình

- Phôi rèn

- Phôi qua gia công cơ

……………

22 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

Phôi thép hợp kim và kim loại mầu:

a. Phôi thép hợp kim

• Để chế tạo ra những chi tiết chịu tải trọng cao trong các kết cấu, người ta sử dụng các thép hợp kim làm phôi dập.

• Các thép hợp kim kết cấu có thể phân theo nguyên tố hợp kim: gồm các thép Crôm(15X, 20X, … 50X); Thép Crôm – Niken: (20XH; 40XH; 45XH; 50XH); Thép Crôm – Silic – Mangan, 20XC; 25 XC; 30 XC; XC…)

23 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

b. Kim loại màu và hợp kim của chúng

+ Nhôm và hợp kim nhôm: Phôi thường dạng các thỏi (rèn 400  480oC) và sản phẩm sd trong công nghiệp ô tô, hàng không….

+ Đồng: có tính dẻo tốt, có thể gia công áp lực ở trạng thái nóng hoặc nguội. (Nếu BD nóng: 700  800oC).

• La tông: là hợp kim đồng, kẽm và một số nguyên tố khác. (650  750oC) – phôi thường dạng thanh.

• Brông: hợp kim đồng với thiếc, nhôm, silic và các nguyên tố khác. Rèn dập chủ yếu sử dụng hai loại brông: brông nhôm (750  900oC) và brông Berili (700  800oC) – phôi thường dạng thanh.

+ Titan: là kim loại có độ bền cao, nó nhẹ nên được sử dụng nhiều trong công nghiệp hàng không vũ trụ (850  1100oC). Phôi thường dạng thanh

24 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

Vật liệu để rèn và dập khối: Thép các bon thông thường (ΓOCT):

Cơ tính

Mác thép

Lĩnh vực sử dụng

Độ dãn dài  (%)

Giới hạn bền b (N/mm2)

Giới hạn chảy S (N/mm2)

370

220

Thấm C để sản xuất: Bu lông, ốc, vít

410

250

Tay đòn, thanh giăng, nắp xi lanh, móc kéo

440

260

Trục, xi lanh, thân máy tiện, bánh đà

480

290

Trục, li hợp, bu lông, ốc vít

520

310

Trục, xi lanh máy ép, bánh đà, trục tuốc bin…

570

320

Trục khuỷu, bánh răng, nếu có nhiệt luyện: tay biên, bánh răng

600

340

Trục bánh răng, piston, thanh răng, đĩa ma sát, li hợp…

630

350

Bánh răng, piston, trục cán, bánh tàu hỏa

25 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

Thép các bon, hợp kim:

Mác thép

Cơ tính

Lĩnh vực sử dụng

Giới hạn chảy S (N/mm2)

Độ dãn dài  (%)

Giới hạn bền b (N/mm2) 640

360

Dập ở trạng thái nóng để tạo các chi tiết như thép 50

650

370

trục cán, khuỷu, vòng đàn hồi; giảm chấn, lò xo

660

380

nhíp, lò xo

400

230

15

trục cam; khớp li hợp, cánh quạt, ống hàn

430

250

20

trục cam; khớp li hợp, cánh quạt, ống hàn

550

290

30

Chi tiết kẹp, pêđan phanh, thanh điều khiển tay lái

600

330

40

trục khuỷu, tay biên, trục trước, tay phanh

650

370

50

Đĩa ma sát, bánh răng, trục bánh răng

700

380

60

Đĩa ma sát, lò xo xúp páp, giảm chấn tàu hỏa

26 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

Mác thép

Lĩnh vực sử dụng

Cơ tính

Độ dãn dài  (%)

Giới hạn bền b (N/mm2)

Giới hạn chảy S (N/mm2)

750

400

Vòng đàn hồi, lò xo

65

15X

700

500

Bánh răng, trục, trục phân phối

20X

800

600

ty đẩy

30X

900

700

Trục, bánh răng, cam quay

35X

950

750

Bánh răng vi sai, bánh vit

40X

100

800

Trục khuỷu, khớp nối, cam

50X

110

900

Trục máy phát điện, bánh răng, lò xo, trục cán nóng

20XH

800

600

Bánh răng điezen, hộp giảm tốc, then hoa

40XH

1000

800

Trục máy lớn, bánh răng, ổ đỡ, trục then, roto

50XH

1100

850

Chi tiết lớn chế tạo motor

33XC

850

650

Chi tiết cần độ bền cao và dẻo dai – trục

27 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

1. VẬT LIỆU PHÔI

Mác thép

Lĩnh vực sử dụng

Cơ tính

Độ dãn dài  (%)

Giới hạn bền b (N/mm2)

Giới hạn chảy S (N/mm2)

1250

1050

40XC

Trục khuỷu, trục lệch tâm

800

600

25XC

Cán pisston, các chi tiết hàn chịu tải trọng cao

110

Trục, bánh răng, con lăn, sup páp

30XC

115

Các chi tiết quan trọng, trục bánh răng

35XC

20XM

800

600

Chi tiết cần thấm C, ống của nồi hơi

30XM

950

750

Đĩa, trục dẫn động, khớp vô lăng;

35XM

950

800

Trục, Rôto, chi tiết kẹp, tuốc bin hơi nước, trục khuỷu

18XHBA

1150

850

Chi tiết có độ bền cao, trục khuỷu, bánh răng, bu lông chịu lực

25XHBA

1100

950

Trục và tay biên động cơ, bu lông chịu lực, Rô to, trục tuốc bin nước, các chi tiết chịu tải lớn

28 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Ký hiệu vật liệu

• Quy đổi ký hiệu vật liệu giữa TCVN và tiêu chuẩn Nga OCT

TCVN

TCVN OCT

OCT

X- crôm

H- Niken

M – môlipden Mo

T- Titan

C - Silic

- Mangan

B - wonfram

K - Coban

- vanadi

Д -Cu

P - Bo

29 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT PHÔI

• Cắt phôi là bước đầu tiên của quá trình công nghệ. Nhiệm vụ của nó là tạo ra phôi có kích thước phù hợp với tính toán sao cho đủ vật liệu để tạo nên sản phẩm mà không phải hao phí.

• Phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ, phôi ban đầu có thể sử dụng một số phương pháp cắt sau:

-Cắt trên máy cắt

-Bẻ nguội

-Cắt bằng ngọn lửa

-Cắt bằng cưa máy

-Cắt bằng tia lửa điện

-Cắt bằng khuôn trên máy ép

30 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

a. Cắt trên máy cắt

Sơ đồ cắt phôi trên máy cắt

31 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

a. Cắt trên máy cắt

A Đầu trước, B Đầu sau 1 và 1’ vùng bẹp; 2 và 2’ vùng móp 3 và 3’ vùng lõm; 4 và 4’ vùng gãy

32 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

a. Cắt trên máy cắt

- Lực cắt: Lực cắt phôi không ngừng tăng kể từ thời điểm lưỡi cắt trên chạm vào phôi cho tới khi hai nửa phôi bắt đầu dịch chuyển tương đối với nhau và sau đó giảm dần cho tới khi chúng tách rời nhau. Giá trị của lực cắt cực đại được tính theo công thức:

P = k . c . F  0,7 k . b . F

trong đó:

k – hệ số tính đển ảnh hưởng của trạng thái mép cắt, nó tăng dần khi mép

cắt bị cùn (k = 1 1,6)

c – trở lực cắt, giá trị này có thể lấy bằng 0,7 giới hạn bền của vật liệu ở

nhiệt độ cắt.

F – diện tích mặt cắt

33 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

b. Bẻ nguội

• Nguyên lý cơ bản của bẻ nguội là dùng mômen uốn gây ứng suất tập trung trong phôi đã được khía rãnh trước đạt một giá trị lớn gây nên phá huỷ giòn.

• Ứng dụng: Cắt các phôi lớn hoặc khi là các loại thép giòn, cứng (không có vật liệu làm lưỡi cắt cứng hơn).

34 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

c. Cắt bằng ngọn lửa

• Nguyên tắc của phương pháp này là nung nóng cục bộ phôi tại vị trí cắt tới nhiệt độ cao, làm chảy kim loại và thổi chúng đi để tạo nên rãnh cắt (phù hợp xưởng sx nhỏ, đơn chiếc).

• Ngọn lửa có thể được tạo bởi khí axêtylen, xăng....

• Chiều dày phôi cắt có thể đến 500mm

• Phương pháp này cũng gây hao phí kim loại vì mạch cắt thường có chiều rộng từ 4  8 mm.

35 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

d. Cắt bằng cưa máy

lưỡi

• Cưa máy có thể là loại cưa cần với thẳng chuyển động tịnh tiến khứ hồi hoặc cưa đĩa chuyển động quay.

• Nhược điểm: năng suất thấp, hao phí dụng cụ (lưỡi cưa) lớn

=> Nếu có yêu cầu cao về độ chính xác theo chiều dài. Ngược lại, cắt kim loại và hợp kim màu thì phương pháp này lại được sử dụng chủ yếu vì nó tránh được sự dập nát, bavia đầu mặt cắt nếu sử dụng các phương pháp khác.

36 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

e. Cắt bằng tia lửa điện

•Ứng dụng: Cắt các hợp kim cứng, yêu cầu chất lượng bề mặt cao.

•Nhược điểm: Năng suất thấp, tiêu hao năng lượng cao…

37 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

38 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

f. Cắt bằng khuôn trên máy ép

Cắt thép cán, tiết diện nhỏ (ф30, ф40) thường tiến hành cắt bằng khuôn trên máy ép trục khuỷu. + Khuôn 1 ụ tựa:

Khuôn 1 ụ tựa, cắt phôi đường kính đến 40mm trên METK

39 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

f. Cắt bằng khuôn trên máy ép

+ Khuôn 2 ụ tựa:

40 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

II. CHẾ ĐỘ NHIỆT TRONG CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CHI TIẾT DẠNG KHỐI

2.1. Các đặc điểm trong quá trình nung phôi.

2.2. Khoảng nhiệt độ tạo hình

2.3. Kiểm tra chế độ nhiệt

2.4. Các thiết bị nung phôi và làm nguội

2.5. Chế độ nung và làm nguội

2.6. Phương pháp nung và làm sạch trước khi gia công

41 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM KHI NUNG PHÔI

Vị trí của quá trình nung và làm nguội:

42 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM KHI NUNG PHÔI

Sơ đồ quá trình dập khối

43 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.1 CÁC ĐẶC ĐIỂM KHI NUNG PHÔI

Các hiện tượng xảy ra khi nung và làm nguội:

• Oxy hóa

• Thoát các bon

• Độ hạt tăng do quá lửa

Chế độ nung và làm nguội

• Cháy kim loại

• Ứng suất nhiệt

• Hóa bền biến cứng và nứt

•…

44 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.2 KHOẢNG NHIỆT ĐỘ TẠO HÌNH

Biến dạng nóng: • Nung nóng khi biến dạng • Nhiệt độ biến dạng cao hơn nhiệt độ kết tinh lại • Giảm đáng kể lực biến dạng, tăng tính dẻo của vật liệu, ứng suất chảy giảm

nhiều do kết tinh lại

Khoảng nhiệt độ tạo hình:

- Khoảng nhiệt độ tạo hình cho phép (Tcp) khi rèn và dập nóng là khoảng nhiệt độ giới hạn bởi nhiệt độ bắt đầu rèn (Tbd) và nhiệt độ kết thúc rèn (Tkt) mà tại đó kim loại có tính dẻo cần thiết để biến dạng và điền đầy lòng khuôn. Đối với hợp kim thép - các bon thông thường thì Tcp: 12500C – 750 oC.

- Khoảng nhiệt độ tạo hình cần thiết (Tct) là khoảng nhiệt độ nằm trong khoảng nhiệt độ (Tcp) phù hợp với từng nguyên công, thời gian gia công và vật liệu.

45 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.2 KHOẢNG NHIỆT ĐỘ TẠO HÌNH

46 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.2 KHOẢNG NHIỆT ĐỘ TẠO HÌNH

47 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.3 KIỂM TRA CHẾ ĐỘ NHIỆT

• Hệ thống thiết bị, dụng cụ đo – kiểm tra hoạt động ghi và điều chỉnh tự động chế độ nhiệt của lò bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và áp suất trong không gian công tác, nhiệt độ và áp suất của khói lò, áp suất khí đốt trên đường dẫn và điều chỉnh tự động lượng cung cấp khí đốt và không khí cho lò trong trường hạ áp.

48 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.4 CÁC THIẾT BỊ NUNG

Thiết bị nung nói chung thường có các bộ phận chính sau:

- Buồng đốt,

- Buồng nung,

- Hệ thống thoát khói,

- Thiết bị trao đổi nhiệt hoặc thiết bị hoàn nhiệt,

- Hệ thống đường ống,

- Hệ thống băng tải,

- Máy đẩy phôi,

- Các cơ cấu nâng hạ cửa lò…

49 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

2.5 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI

Yêu cầu khi nung:

▪ Đạt được nhiệt độ nung

▪ Nhiệt phân bố đồng đều theo tiết diện của thỏi đúc hoặc phôi

▪ Hạn chế oxy hóa và thoát các bon bề mặt

▪ Tránh nứt tế vi và ứng suất dư do nhiệt

▪ …

Chế độ nung:

- Xác định nhiệt độ lò khi chất phôi vào lò;

- Nhiệt độ nung phôi;

- Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ đã cho;

- Tổng thời gian nung;

- Nhiệt độ rèn.

50 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

CHẾ ĐỘ LÀM NGUỘI

Quá trình làm nguội gồm 2 giai đoạn:

1. Phôi bị mất nhiệt trong khi tạo hình:

- Nhiệt truyền ra không khí xung quanh

- Nhiệt truyền trực tiếp vào dụng cụ gia công.

2. Làm nguội sau khi rèn:

- Đối với các chi tiết nhỏ, làm nguội bằng cách xếp thành đống lớn trong lò kín, trong lò có chứa vôi bột, hoặc trong lò có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngừng rèn, tức là cố gắng làm nguội càng chậm càng tốt.

- Đối với các chi tiết lớn (D = 500  1500 mm), người ta làm nguội ngoài không khí, đôi khi còn làm “áo” bao lấy chi tiết để giảm tốc độ làm nguội kim loại. Các áo cách nhiệt được làm bằng amian và cách kim loại từ 50 đến 120 mm.

51 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

III. ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BIẾN DẠNG ĐẾN CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA KIM LOẠI

3.1. Sự thay đổi cấu trúc tinh thể kim loại khi tạo hình

3.2. Ảnh hưởng của quá trình tạo hình đến cơ tính của kim loại

3.3. Cơ sở lựa chọn phương pháp tạo hình phù hợp với điều kiện làm

việc chi tiết.

52 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

3.1 SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI KHI TẠO HÌNH

- Hạt nhỏ mịn - Hạt kim loại bị kéo dài theo hướng chảy kim loại - Bọt khí bị điền đầy - Thiên tích giảm - Rạn nứt bị khử bớt - Sẹo bị giảm - Tạp chất

Tổ chức gù đúc: - Hạt thô đại - Đẳng hướng theo trục chính Khuyết tật gù đúc: - Lỗ co - Bọt khí - Thiên tích - Rạn nứt - Sẹo - Tạp chất

Tổ chức tế vi gù đúc

53 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

3.1 SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI KHI TẠO HÌNH

Hình thành thớ khi rèn gù đúc

Độ rèn

F0- diện tích tiết diện ngang của phôi trước khi vuốt. F1- diện tích tiết diện ngang của phôi sau khi vuốt. L1- Độ dài phôi sau khi vuốt. L0- độ dài của phôi trước khi vuốt.

• K=2÷3 thì ở lõi gù sẽ có cấu trúc vĩ mô dạng thớ.

• K=10 ở các lớp bề mặt sẽ có cấu trúc vĩ mô dạng thớ

• K>10 toàn thể tích phôi đều có cấu trúc vĩ mô dạng thớ rõ rệt và dù cho có thay đổi hướng biến dạng đến thế nào thì cũng không thẻ xoá bỏ được mà chỉ có thể thay đổi hướng thớ.

Muốn xoá thớ và tạo thớ khác:

- Ủ kim loại ở nhiệt độ cao, một thời gian lâu và sau đó lại tiếp tục tạo thớ.

54 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Thay đổi cấu trúc tế vi

I

II

III

Khi gia công áp lực ở nhiệt độ cao hơn ở nhiệt độ chuyển pha thì trong kim loại đồng thời xảy ra hai quá trình ngược nhau: Hoá bền và Kết tinh lại. Khi hoá bền thì độ hạt nhỏ đi còn kết tinh lại làm cho độ hạt tăng lên.

55 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH ĐẾN CƠ TÍNH KIM LOẠI

Sau khi nghiên cứu và so sánh mẫu qua rèn-dập và mẫu không qua rèn- dập người ta nhận thấy:

• Các đặc tính bền của kim loại (giới hạn bền, giới hạn chảy) hầu như không phụ thuộc vào tỷ sổ rèn và hướng thớ của tổ chức thô đại.

• Tính dẻo của kim loại có thay đổi lớn (độ dãn dài tỷ đối , độ co thắy tỷ đối  , độ dai va đập ak) và tăng theo hướng thớ kim loại.

• Tính dị hướng của kim loại tăng theo sự tăng độ rèn K:

+ K=10 thì , , ak tăng rõ rệt theo hướng thớ dọc

+ K= 3 - 4,5 thì , , ak tăng theo hướng thớ dọc và thớ ngang được cải thiện

Hướng cán

56 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

3.3 CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH CHO PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CHI TIẾT

• N.N. Kornheép: Trong trường hợp rèn gù đúc, nếu không thể bố trí các chi tiết làm việc theo hướng thớ hợp lý (ví dụ: các khuôn dập) thì nên rèn với độ rèn K=3-4,5. Khi ấy cấu trúc vĩ mô hầu như không có hướng thớ rõ rệt => có thể đạt cơ tính tương đối cao cả về mọi hướng, mặc dù vẫn có sự dị hướng trong các cơ tính kim loại.

• Với sản phẩm rèn có hình dáng phức tạp. Nếu rèn với K lớn thì => Cấu trúc vĩ mô thớ rõ rệt và dị hướng của cơ tính => Bố trí hướng thớ phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết.

• Nguyên tắc cơ bản chọn hướng thớ:

- Chi tiết chịu ứng suất cắt thì tốt nhất lực cắt phải vuông góc với phương của thớ

- Chi tiết chịu ứng suất kéo thì tốt nhất phương của lực kéo trùng với phương của thớ

57 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

a) Bu lông:

b) Trục khuỷu:

Nếu cắt gọt: - Hướng thớ không liên tục, ứng suất tiếp xuất hiện ở mũ bu lông hướng dọc theo chiều thớ;

- Lớp kim loại có chất lượng tốt thì bị tách thành phôi phế liệu, phần kém chất lượng hơn sẽ ở lại chi tiết

SX đơn chiếc: Sử dụng nguyên công uốn sẽ có thớ bố trí tốt trong toàn bộ chi tiết (hình a). Cắt gọt: thớ không liên tục và không hợp lý, cổ trục yếu bởi phần kim loại có chất lượng đã bị cắt bỏ. Để khắc phục, dùng bàn xấn để tạo bậc (hình d).

58 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

b) Bánh răng:

Khi rèn hay dập phôi bánh răng, phôi ban đầu là sản phẩm cán (a) được chồn đầu để tạo thớ theo hướng kính ( b). Đột lỗ (c) Để khử bỏ phần lõi có chất lượng kim loại thấp - Cắt gọt BR (d) hoặc dập BR (e). BR (e) sẽ tốt hơn dạng (d) vì các thớ không bị cắt.

- Trong trường hợp sản xuất vành bánh đai, dùng nguyên công dát hoặc nong thì thu được thớ như dạng (h) rất tốt cho việc làm vòng bi, bánh đai … nhưng nếu dùng (g) để chế tạo bánh răng (i) thì không nên vì các thớ bị cắt ngang.

59 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

60 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

IV. Công nghệ rèn

4.1. Định nghĩa và phân loại 4.2. Các nguyên công rèn 4.3. Trình tự các bước lập quy trình công nghệ rèn

61 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

VỊ TRÍ PHƯƠNG PHÁP:

62 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

• Rèn thủ công: các nguyên công nhằm biến dạng một phần hay toàn bộ thể tích kim loại ở nhiệt độ thích hợp bằng dụng cụ đơn giản và sử dụng sức người là chính.

• Rèn máy: các nguyên công dập tạo hình khối đơn giản nhằm biến dạng một phần hay toàn bộ thể tích được thực hiện trên các thiết bị tạo lực ở nhiệt độ thích hợp.

Trong khuôn khổ bài giảng này chỉ tập trung vào công nghệ rèn máy.

63 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

Đối tượng nghiên cứu:

Phôi →

Rèn →

Vật dập

- Chồn

- Phôi đúc, gù đúc

- Bán thành phẩm

- Vuốt, kéo

- Phôi cán

- Chi tiết

- Uốn

- Chế độ nhiệt

- Dát

- Vật liệu, cơ tính..

- Dung sai vật dập

- Đột lỗ

...

- Vặn xoắn

- Chặt phôi

- Đột lỗ

…..

64 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

Phân loại:

- Nguyên công sơ bộ,

- Nguyên công chủ yếu,

- Nguyên công phụ.

65 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

NhiÖm vô

Ghi chó

Hinh vẽ

Tªn nguyªn c«ng

I. C¸c nguyªn c«ng s¬ bé

1. RÌn ph«i

gï

®óc

BiÕn thµnh ph«i rÌn.

Bao gåm c¸c nguyªn c«ng Ðp c¹nh vµ lµm mËt ®é riªng.

2. ChÆt ph«i ( xÊn, c¾t )

®Çu

Chia ph«i rÌn ra thµnh tõng phÇn nhá lo¹i c¾t bá phÇn vµ phÇn ®u«i cña gï ®óc.

66 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

II. C¸c nguyªn c«ng chÝnh

3. Chån tù do (1) Chån trong vßng (2) vµ chån ®Çu (3)

C¸c nguyªn c«ng chån cã thÓ lµ c¸c nguyªn c«ng chuÈn bÞ ( trưíc khi ®ét lç) c«ng nguyªn lo¹i trung gian ( chuÈn bÞ cho vuèt ).

Lµm tăng diÖn tÝch tiÕt diÖn b»ng ngang c¸ch giảm toµn bé chiÒu dµi (1) Lo¹i lµm giảm phÇn mét chiÒu dµi ph«i (2) vµ cã thÓ lµm ph×nh to phÇn ®Çu ph«i (3)

4. Vuèt

Khi vuèt phøc t¹p cã thÓ bao gåm nhiÒu bưíc Ðp liªn tôc quanh trôc ph«i.

Lµm tăng chiÒu dµi ph«i b»ng c¸ch lµm giảm diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña nã.

67 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

thÓ

5. Đột lỗ T¹o lç trong ph«i hoÆc trong chi tiÕt.

Cã lµ c«ng nguyªn s¬ bé, tríc khi d¸t vµnh lo¹i më lç.

D¸t

6. vµnh

Đång thêi lµm tăng cả ®êng kÝnh trong vµ ®êng kÝnh ngoµi cña ph«i rçng (cã lç s½n).

c«ng Nguyªn phøc t¹p bao gåm nhiÒu bưíc Ðp c¹nh ph«i quay liªn tôc trong trôc ®ì vµ ®Çu bóa hÑp.

68 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

dµi

®é Tăng ph«i rçng.

7. Vuèt trªn trôc nßng

Kh«ng thay ®æi ®ưêng kÝnh trong.

8. D¸t

Lµm tăng chiÒu réng ph«i

Những nguyªn c«ng d¸t phøc gåm bao t¹p nhiÒu qu¸ trinh Ðp theo tiÕt diÖn ngang.

69 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

T¹o

9. bËc

DÞch chuyÓn mét phÇn kim lo¹i lÖch khái trôc ban ®Çu cña ph«i.

10. Uèn

thÓ

th¼ng BiÕn ph«i thµnh ph«i cong (hoÆc chi tiÕt cong) theo gãc uèn cÇn thiÕt.

lµ Cã nguyªn c«ng chuÈn bÞ hoÆc nguyªn c«ng cuèi cïng.

thÓ

11. Th¾t, tãp

T¹o trªn ngÉng ph«i (hoÆc chi tiÕt )

lµ Cã nguyªn c«ng chuÈn bÞ hoÆc nguyªn c«ng cuèi cïng.

70 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

12. Vª

Tõ ph«i cã nhiÒu c¹nh lµm thµnh thanh trßn ( cã thÓ toµn bé hoÆc côc bé )

13. Vuèt côc bé Vuèt ë mét hoÆc

hai ®Çu ph«i

14. Më lç

Lµm rçng lç cã s½n vu«ng gãc víi bÒ mÆt ph«i ph¼ng.

71 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

III. C¸c nguyªn c«ng phô

15. Đ¸nh dấu

Lµm biÕn d¹ng mét phÇn rÊt nhá cña thÓ tÝch ph«i nh»m t¹o thµnh chç låi lâm trªn khu«n.

C¸c nguyªn c«ng tiÕp theo nã thêng lµ c¸n côc bé, vuèt côc bé v.v…

Vª

16. c¹nh

Nh»m giảm c¸c ảnh h- ëng xÊu cña viÖc tho¸t nhiÖt ( giảm nhiÖt ®é ) kh«ng ®ång ®Òu cña ph«i.

Dïng ®Ó rÌn c¸c ph«i b»ng thÐp kim cao, hîp khái bÞ nøt c¹nh khi rÌn vi c¸c c¹nh thêng nguéi tríc.

72 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

VÆn

17. xo¾n

Nh»m quay nét bé phËn nµo ®ã cña ph«i ®i mét gãc cho tríc.

18. Hµn ch¸y

phÇn hai Nèi ph«i l¹i víi nhau.

khi b»ng

Dïng rÌn m¸y bóa.

73 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

C¸c nguyªn c«ng kh¸c

C¾t

19. bavia

Còng cã thÓ lµ nguyªn những chuyÓn c«ng tiÕp.

20. Lµ

Lµm mÊt những chç låi lâm, kh«ng ph¼ng, cong, vªnh cña ph«i.

21. N¾n

Lµm ph¼ng c¸c ph«i cong kh«ng tÝnh tríc ( cong do thiÕu sãt cña quy trinh c«ng nghÖ hoÆc khi gia c«ng).

22. Đãng dÊu

Ghi l¹i những ký hiÖu, m¸c thÐp, sè hiÖu chi tiÕt, b»ng c¸ch ®ôc vµo chi tiÕt hoặc con dÊu.

74 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN ĐIỂN HÌNH

Chồn phôi -Tăng đường kính bằng cách giảm chiều cao phôi - Làm giảm chiều sâu khi đột lỗ - Cải tạo thớ kim loại và cấu trúc tinh thể. - Giảm các khuyết tật khi đúc: bọt khí… - Bong vảy rèn (dập trong khuôn)

Các vùng biến dạng khi chồn phôi

75 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Các giai đoạn của quá trình chồn phôi tới hạn

1 - Vùng khó biến dạng; 2 - Vùng biến dạng hướng trục và hướng tâm mạnh nhất; 3 - Vùng biến dạng trung bình; 4 - Vùng biến dạng đồng đều.

76 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Sơ đồ nguyên công chồn 1- Khuôn trên; 2- Phôi trụ ban đầu; 3- Phôi sau khi ép; 4- Khuôn dưới

- Phôi chồn hợp lý

- Chồn nhẹ kết hợp trở phôi

77 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

Chồn đặc biệt:

Chồn cục bộ

Chồn trong vòng đệm

78 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

N/C VUỐT

Vuốt là nguyên công nhằm làm tăng chiều dài phôi bằng cách làm giảm chiều dày kính đường hoặc phôi.

Phôi

79 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

Dụng cụ vuốt - Trên máy búa (tham khảo bảng 4.4 –trang 79 GTDK)

•Trên máy ép •Trên máy búa thủy lực

80 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

NGUYÊN CÔNG DÁT VÀNH

Mục đích: Tạo các chi tiết (phôi) dạng ống mỏng lớn (vành răng),

thường kết hợp với đột lỗ trước.

81 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

4.2 CÁC NGUYÊN CÔNG RÈN

Nung ph«i

Chån

§ét, nong lç

D¸t vµnh

82 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.1. Kiến thức chung về dập khối - Vị trí của phương pháp - Đặc điểm của dập khối so với rèn - Phân loại dập khối (dập thể tích) - Thiết bị chính - Các công đoạn chính của quá trình dập khối - Ví dụ về sơ đồ dây chuyền dập khối - Ứng dụng 5.2. Dập khối trên máy búa

5.2.1. Mặt phân khuôn

83 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

NỘI DUNG

5.2.2. Vành biên và rãnh thoát biên 5.2.3. Góc nghiêng thành lòng khuôn 5.2.4. Bán kính góc lượn 5.2.5. Lỗ chưa thấu và màng ngăn lỗ trong vật dập 5.2.6. Lòng khuôn tinh và quá trình điền đầy lòng khuôn 5.2.7. Lòng khuôn thô 5.2.8. Các nguyên công chuẩn bị 5.2.9. Xác định số lượng và thứ tự các nguyên công 5.2.10. Dập trong khuôn kín trên máy búa 5.2.12. So sánh phương pháp dập trong khuôn kín và dập trong khuôn hở 5.2.13. Một số kết cấu khuôn dập trên máy búa.

84 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Vị trí của phương pháp:

DẬP KHỐI (hay dập thể tích) là quá trình biến dạng dẻo kim loại trong lòng khuôn ở nhiệt độ thích hợp.

CN DẬP TẠO HÌNH KHỐI

CN RÈN

CN DẬP KHỐI

DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN HỞ

DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN KÍN

ÉP CHẢY

85 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Đặc điểm của dập khối so với rèn:

RÈN ><

DẬP KHỐI (DẬP THỂ TÍCH)

86 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

So sánh giữa rèn và dập khối:

Rèn

Dập khối (dập thể tích)

Thiết bị

Các loại máy búa, máy ép vít, METL dập nóng

Máy búa hơi nước, búa thủy lực Máy ép vít, METK dập nóng

Dụng cụ

Khuôn phức tạp (một hoặc nhiều lòng khuôn)

Bệ đe, đầu búa Khuôn đơn giản

Ứng suất 1 đến 2 chiều nén

Ứng suất

Ứng suất 3 chiều nén -> lực lớn -> thiết bị lớn

Vật rèn: độ chính xác thấp

Vật dập: kích thước và hình dạng chính xác cao hơn rèn

Sản phẩm (bán thành phẩm)

Hướng thớ đơn giản, 1 chiều Giảm khuyết tật

Hướng thớ phức tạp Giảm khuyết tật

Tổ chức kim loại

87 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Phân loại dập khối (dập thể tích):

• Dập khối trên khuôn hở tạo ra các vật dập có vành biên • Dập khối trên khuôn kín tạo ra vật dập không có vành biên. • Ép chảy dưới tác dụng của lực ép, kim loại chảy từ lòng khuôn kín

qua lỗ thoát.

88 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Dập thể tích trên khuôn hở (có vành biên):

a). Chi tiết b), c). Khuôn không có góc nghiêng (lý tưởng) d), e). Khuôn có góc nghiêng thành lòng khuôn (phôi thừa)

89 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Dập thể tích trên khuôn kín:

a,b- Khuôn kín không có góc nghiêng c- Khuôn kín có góc

nghiêng

d- Khuôn kín trên máy

rèn ngang

90 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Ép chảy: Gồm 3 loại chính: Ép chảy thuận, ép chảy ngược, ép chảy ngang (Sẽ nghiên cứu ở phần sau)

Chày

Phôi

Cối ép chảy

91 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Các công đoạn chính của quá trình dập khối:

92 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Hình ảnh về dây chuyền sản xuất trục khuỷu và trục trước xe ôtô:

Dập hiệu chỉnh

Vặn xoắn

Cắt vành biên

Dập tạo hình

Cán chu kỳ

93 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Ứng dụng của dập khối trong CN ô tô, xe máy, hàng không

Section through a Mercedes-Benz 7G-Tronic automatic gearbox TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Cụm chi tiết trục trước và sau của xe ôtô:

Mercedes-Benz Car. Non-driven front axle _ powered rear axle

95 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Các chi tiết trên cụm cầu treo xe tải:

Trong các phần chịu ứng suất cao, các chi tiết dập sẽ giúp nâng cao khả năng vận hành an toàn.

96 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Dập khối các chi tiết của xe máy, động cơ xe ôtô...

97 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Các chi tiết trên máy móc xây dựng hạng nặng:

98 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Ứng dụng trong công nghiệp hàng không:

Động cơ phản lực

Airbus A380

99 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.1. KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẬP KHỐI

Ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng gió:

100 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Quá trình dập trên máy búa là sự điền đầy kim loại vào phần rỗng của khuôn nhờ lực va đập. Máy búa có hành trình tránh quá tải và kẹt mềm, máy.

Khuôn: Khuôn hở, khuôn kín, khuôn ép chảy. Có thể dập ngang, dập dọc (một lòng khuôn hoặc nhiều lòng khuôn) Phôi: Phôi cán chu kỳ, cán định hình, phôi đúc định hình…

101 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Sơ đồ khuôn hở dập trên máy búa:

=> Nghiên cứu công nghệ dập khối trên máy búa thông qua các chức năng và nhiệm vụ của từng bộ phận của khuôn.

102 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Dập khối trên khuôn hở tại Công ty Diesel Sông công – Thái Nguyên (Disoco).

103 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.2.1. Mặt phân khuôn Mặt phân khuôn (MPK) chia khuôn thành 2 nửa khuôn trên và khuôn

dưới;

Căn cứ chọn MPK: đặt phôi và lấy vật dập ra khỏi khuôn, phải thuận lợi cho quá trình điền đầy kim loại, hướng thớ kim loại phù hợp, lực máy, hao phí KL ít nhất...

104 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Mặt phân khuôn sẽ quyết định hướng thớ của kim loại => Chọn mặt phân khuôn phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết.

Ví dụ: Chọn MPK cho chi tiết cơ khí (con chốt) hình dưới:

Con chốt a) b)

105 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Chọn mặt phân khuôn cho chi tiết sau:

106 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.2.2. Vành biên và rãnh thoát biên. Vành biên là phần kim loại thừa bao quanh vật dập trên mặt phẳng phân khuôn. Rãnh thoát biên là khoảng không trên khuôn gồm cầu vành biên a và túi chứa kim loại b:

Rãnh thoát biên

Vật dập có vành biên

N/C cắt vành biên

107 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Tác dụng:

• Đóng cửa khuôn làm tăng trở lực biến dạng để kim loại điền đầy lòng khuôn.

• Giảm sự va đập giữa hai nửa khuôn (giảm nứt, vỡ khuôn)

• Chứa kim loại thừa.

108 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.2.3. Góc nghiêng thành lòng khuôn

Mục đích:

Sau khi dập do lực ma sát giữa vật dập và thành lòng khuôn tại các mặt tiếp xúc, cho nên nếu các thành lòng khuôn đứng thì vật dập sẽ dính chặt vào lòng khuôn, hoặc trong trường hợp dùng cần đẩy mà lực ma sát rất thì lực đẩy cũng lớn => Phải có góc nghiêng.

109 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.2.4. Bán kính góc lượn:

- Bán kính góc lượn trong của vật dập R (r trong của khuôn)

- Bán kính góc lượn ngoài của vật dập r (R ngoài của khuôn)

Vật dập

Lòng khuôn

110 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.2.5. Lỗ chưa thấu và màng ngăn lỗ Nếu sản phẩm có lỗ suốt, nhưng khi dập trên máy búa không thể tạo được lỗ dập suốt => Tạo các lỗ chưa thấu và còn lại một màng, màng sẽ được đột sau khi cắt vành biên.

Các loại vật dập có lỗ chưa thấu và màng ngăn lỗ

Phương án dập kết hợp, thay túi chứa kim loại bằng một vật dập nhỏ

111 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.2.6. Lòng khuôn tinh và quá trình điền đầy lòng khuôn

khuôn

cuối

- Lòng cùng,

- Kim loại điền đầy lòng khuôn tinh thì dập khối trên máy kết thúc.

Bất kỳ vật dập nào cũng phải qua lòng khuôn cuối cùng => Nghiên cứu quá trình điền đầy của kim loại trong lòng khuôn tinh trước.

112 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Các nguyên tắc điền đầy lòng khuôn: Có thể theo các nguyên tắc chồn, ép chảy kim loại vào các rãnh của lòng khuôn, tạo lỗ trống trong vật dập….

a) Chồn; b,c) Chồn, tạo lỗ; d) Chồn phôi cao

e) Ép chảy; f) Chồn, tạo lỗ, ép chảy

113 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Các giai đoạn của quá trình điền đầy lòng khuôn hở trong dập khối:

Finished forging

Force

Upsetting

Upward flow

Tool direction

Upsetting

Upward flow

Displacement

Force-displacement-diagramm

Finished forging

114 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Mô phỏng quá trình điền đầy lòng khuôn:

115 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Lòng khuôn thô có tác dụng giảm cường độ làm việc của lòng khuôn tinh, do đó tăng tuổi thọ của các lòng khuôn tinh. Phôi dập qua lòng khuôn thô gần giống vật dập, có ba via được tạo ra từ khe hở giữa hai mặt biên.

1. Các bán kính góc lượn lòng khuôn thô lớn hơn ở lòng khuôn tinh.

2. Lòng khuôn thô có thể có hoặc không có rãnh thoát biên.

3. Chiều cao lòng khuôn thô phải lớn hơn chiều cao vật dập để khi dập trên

lòng khuôn tinh có một lượng biến dạng về chiều cao .

4. Chiều rộng các lòng khuôn thô phải nhỏ hơn chiều rộng lòng khuôn tinh để có thể đặt bán thành phẩm (đã qua lòng khuôn thô) vào lòng khuôn tinh được dễ dàng .

5. Góc nghiêng có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn góc nghiêng thành lòng

khuôn tinh.

116 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Các nguyên công chuẩn bị Phương pháp chuẩn bị phôi tốt nhất là: Chuẩn bị phôi dập bằng máy chuyên dùng như máy cán chu kỳ, rèn cán, phôi thép cán định hình, phôi đúc

Sản lượng không đủ để sử dụng các máy chuyên đùng để chuẩn bị phôi => Sử dụng khuôn có nhiều lòng khuôn (trong đó có lòng khuôn chuẩn bị)

117 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Tiết kiệm 34% KL

Tiết kiệm 33% KL

Forging stages with and without pre-deformation (Photo: LASCO Umformtechnik, Coburg)

118 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Chia nhóm vật dập: Để tiện nghiên cứu các nguyên công chuẩn bị, chia vật dập làm hai loại: Vật dập ngắn (Nhóm 2), vật dập dài (Nhóm 1). Đối với vật dập ngắn ta thường dập theo chiều trục của chi tiết. Vật dập dài phải dập ngang, chiều của lực dập vuông góc với chiều trục của chi tiết.

Nhóm 2

Nhóm 1

119 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Phương pháp tính và chọn phôi dập trong khuôn hở: a). Xác định kích thước phôi cho vật dập Nhóm 2 (vật dập ngắn).

Thể tích phôi:

VPh = k ( VVd + VPL )

- k: hệ số kim loại cháy khi nung k>1, k=1+(1%÷6%) - Vvd: Thể tích vật dập ở trạng thái nguội (theo bản vẽ) - Vpl: Thể tích phế liệu VPl = VVb + Vch + Vmn + Vm -VVb: Thể tích vành biên -Vch: Thể tích chuôi kẹp kìm -cho vật dập dài -Vmn: Thể tích mạch nối chi tiết (dập chùm) - cho vật dập dài -Vm: Thể tích màng ngăn lỗ (nếu có lỗ chưa thấu) Thay đổi tỷ số H0/D0= 1,5÷2,5 tương ứng với thể tích thôi để chọn kích thước phù hợp với điều kiện sản xuất.

120 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

b). Xác định kích thước phôi cho vật dập Nhóm 1 (vật dập dài).

Cần phải tạo ra phôi có kim loại phân phối ở từng phần riêng đủ để điền đầy lòng khuôn và lượng kim loại ra vành biên đồng đều. Mỗi diện tích tiết diện ngang của phôi chuẩn bị phải gần bằng tổng diện tích tiết diện của vật dập và vành biên tương ứng => Vật dập chất lượng cao, vành biên đồng đều, phết liệu ít, giảm mòn, hư hỏng lòng khuôn.

Thực tế chứng minh, phôi tính toán và biểu đồ tiết diện của nó là phương pháp tốt nhất.

Xây dựng phôi tính toán và biểu đồ tiết diện cho vật rèn có trục chính kéo dài dựa trên cơ sở : Phôi có tiết diện tròn, diện tích bằng tổng diện tích tiết diện vật dập và vành biên tương ứng gọi là phôi tính toán.

121 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Planes of metal flow. (a) Planes of flow. (b) Finished forged shapes. (c) Directions of flow [Altan et al., 1973]

122 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

1/2 tương ứng

-B1: Xây dựng giản đồ diện tích, tại các tiết diện ngang của vật dập (Fgd). -B2: Xây dựng giản đồ đường kính đối xứng Dgd= 1,13.Sgd với các tiết diện ngang.

Tiết diện ngang của vật dập (phôi có tiết diện tròn):

Sgd=Svd+2Svb=Svd+1,4Sr

• Svd - Diện tích tiết diện ngang của vật dập • Svb - Diện tích tiết diện ngang của một phía vành biên. • Sr – Diện tích tiết diện rãnh thoát biên (tra bảng 5.1 Sách)

Tính hàng loạt các giá trị Dgd (tại các tiết diện đặc trưng), đặt các đoạn đường kính nhận được trên đường thẳng của tiết diện ấy, nối các đầu đường thẳng liên tục ta được bản vẽ phôi tính toán hay biểu đồ đường kính.

123 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Xây dựng GDĐK

Các phương án chọn phôi theo GDĐK

124 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

125 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Nguyên công chuẩn bị cho vật dập ngắn (Nhóm 2):

Chồn: là nguyên công chuẩn bị chủ yếu. Mục đích:

+ Chiều dài tối thiểu có thể cắt được (trên máy cắt) Lmin Phải chồn để đạt kích thước.

+ Để phôi dài dập luôn => năng suất thấp, giảm tuổi thọ lòng khuôn (mau mòn vì tiếp xúc với phôi nóng lâu).

+ Sau khi cắt các mặt đầu không phẳng => phải chồn để có đáy phẳng.

+ Chồn để làm bong vảy rèn trên vỏ phôi (làm sạch vảy rèn trước khi dập lòng khuôn cuối cùng)

+ Để tạo hướng thớ phù hợp (nếu đòi hỏi).

126 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Sơ đồ quy trình công nghệ đặc trưng cho vật tròn xoay dập dọc, dạng bánh răng:

- Trung tâm khuôn bố lòng khuôn tinh

trí (trùng với đuôi én)

- Diện tích chồn ở phía trước góc trái.

127 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Các nguyên công chuẩn bị cho vật dập ngắn: - Vật dập có lỗ chưa thấu hoặc có khoảng trống bên trong, phải tạo hình sơ bộ ở nguyên công chuẩn bị (do mặt đáy không phẳng nên làm dấu khuôn phía trên, phía dưới làm lõm để định vị).

- Chuẩn bị phôi cho vật dập dọc có chuôi dài => vuốt (hình b)

- Nếu vật dập có 1 hoặc 2 chuôi ngắn nhỏ do khó vuốt => ép chảy để chuẩn bị phôi.

128 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Các nguyên công chuẩn bị chính cho vật dập dài gồm: - Vuốt: Khi phôi được chọn ngắn hơn vật dập - Nén (thắt): Chuyển KL theo chiều trục, giảm tiết diện ngang đồng thời chuyển KL từ chỗ này sang chỗ khác. (Đập 1 nhát búa) - Ép tụ: Là nguyên công chuẩn bị dùng để phân bố lại kim loại, làm tăng tiết diện chỗ này bằng cách giảm tiết diện chỗ khác mà không thay đổi độ dài phôi. - Uốn: Nguyên công chuẩn bị với các vật dập có trục cong. - Thành hình (tạo hình ép tụ): Làm cho KL biến dạng lệch về một phía (KL phân bố lại theo nguyên tắc giống trong lòng khuôn ép tụ)

129 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Các lòng khuôn chuẩn bị trên máy búa:

A-A lòng khuôn vuốt , B-B –lòng khuôn ép tụ ; C-C –lòng khuôn uốn .

130 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.12 Cách xác định loại và thứ tự các nguyên công: Điều kiện xác định: Xây dựng xong bản vẽ vật dập, hình dáng-kích thước phôi, thiết bị thực hiện nguyên công cuối cùng. - Xem chi tiết đang xét thuộc nhóm nào (Sách tra cứu rèn và dập khối Xtorojev), tham khảo các chi tiết cùng nhóm => Xác định quy trình công nghệ sơ bộ của chi tiết cần dập. Ngoài ra cần căn cứ vào sản lượng để xác định phương pháp dập.

- Với chi tiết mới cần căn cứ vào kinh nghiệm và trình độ của người

thiết kế.

;

; =

𝐿𝑔đ 𝐷𝑔đ(𝑡𝑏)

Với chi tiết điển hình, A.V. Rebenski đưa ra phương pháp tính số lượng các lòng khuôn chuẩn bị cần thiết cho các vật dập dài. Xác định các đại lượng (Lưu ý chỉnh sửa trong sách CN DTHK): 𝐷𝑔đ𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑔đ(𝑡𝑏) C=𝐷𝑘−𝑑𝑘 𝐿𝑘

Dgđmax – Đường kính lớn nhất trên giản đồ đường kính. Dgđ (tb) – Giá trị trung bình của giản đồ đường kính. Lgđ – Chiều dài giản đồ, bằng chiều dài vật dập Dk , dk– Đường kính lớn, nhỏ của phần côn trên giản đồ. Lk – Chiều dài phần côn.

131 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

công

Đồ thị giới hạn lòng khuôn chuẩn bị (vuốt, ép tụ, thắt-nén) theo Rebenski: • БЗ – Vùng không phải chuẩn bị phôi; –Vùng Переж thắt nguyên (nén)

• ПО - Ép tụ hở; • ПЗ –Ép tụ kín; Ngoài vùng trên ta xét thêm K: K<0,02 – Vuốt K=0,02÷0,05 Vuốt + ép tụ hở KL K>0,05 Vuốt + Ép tụ kín

132 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Quy trình công nghệ dập chi tiết: Tay biên, Chi tiết kiểu đòn bẩy.

133 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.13. Dập khối trong khuôn kín trên máy búa: • Dập khối trên khuôn hở tạo ra vành biên chiếm 5-15% toàn bộ thể

tích. Cần thiết các nguyên công cắt biên và gia công cơ.

• Dập khối trên khuôn kín chất lượng vật dập cao hơn, tiết kiệm kim

loại, khuôn phức tạp hơn, dễ gây quá tải máy.

• Kích thước về chiều cao không đảm bảo khi phôi không chính xác. • Thích hợp các vật dập dọc thấp

Khuôn kín gồm có: • Lòng khuôn kín • Khóa khuôn

134 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

Dạng vật dập dọc và phương án thiết kế khuôn kín:

Lòng khuôn sâu hơn được bố trí ở lòng khuôn dưới

135 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

5.15. So sánh dập trên khuôn kín và khuôn hở: - Áp lực đơn vị lên thành lòng khuôn hở nhỏ hơn => tuy nhiên xét về biến dạng thì KL dễ điền đầy lòng khuôn kín hơn khuôn hở. - Lực dập khuôn hở lớn hơn vì có phần diện tích vành biên (tuy áp lực trong khuôn nhỏ nhưng diện tích lớn) - Khuôn hở tạo vật dập chính xác theo chiều cao, khuôn kín độ chính xác cao hơn theo chiều ngang (vì có khóa khuôn) - Hệ số sử dụng vật liệu khi dập trong khuôn kín cao hơn (vì không có vành biên)

136 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

- Độ chính xác phôi trong khuôn kín yêu cầu cao hơn - Tuổi thọ của khuôn kín và khuôn hở do nhiều yếu tố ảnh hưởng (chưa thể kết luận) - Dập trên khuôn kín với các vật dập vuông tròn thì khuôn thường có cạnh sắc => dễ vỡ hơn so với khuôn hở. Khuôn kín giữ được thớ kim loại.

137 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

138 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Ví dụ về khuôn dập khối

139 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA

140 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Video: Mô phỏng quá trình dập tay biên

141 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

142 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

VI. DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng (METK)

6.2. Dập khối trên máy ép Vít ma sát

6.3. Dập khối trên máy rèn ngang

6.4. Dập khối trên máy ép thủy lực (Ép chảy)

143 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Nguồn: https://www.eriepress.com/Forging-Presses/mechanical-forging-press.html

144 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Cấu tạo của METK dập nóng:

145 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

6.1.1. Đặc điểm và ưu nhược điểm của quá trình dập khối trên METK dập nóng

Đặc điểm về công nghệ dập trên máy ép là do đặc tính của nó tạo ra: làm việc êm, thân máy và cụm trục khuỷu thanh truyền cứng vững tốt, dẫn hướng êm- chính xác, tốc độ của máy nhanh, có cơ cấu đẩy phôi tự động Ưu điểm: - Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. - Hiệu suất cao hơn máy búa (quy về năng lượng chất đốt). - Thích hợp cho tự động hoá và cơ khí hoá. - Chiều dài hành trình máy cố định (đảm bảo kích thước chiều cao), cho phép thao tác lệch tâm. - Năng suất lao động cao. - Độ chính xác vật dập cao hơn so với dập trên máy búa. Dung sai

đạt 0.2 – 0.5mm (máy búa 0.8 – 1mm).

146 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Ưu điểm (tiếp): - Hệ số sử dụng kim loại cao hơn vì có thể giảm lượng thêm và lượng dư do khuôn dập trên máy ép trục khuỷu có thể sử dụng cần đẩy (giảm chi phí). - Điều kiện làm việc của công nhân tốt hơn. Không đòi hỏi thợ bậc cao. Nhược điểm: - Giá thành METK dập nóng cao (cao hơn 3-4 lần so với máy búa) - Khuôn dập phức tạp và đắt tiền hơn. - Khi quá tải thường xảy ra kẹt máy (khó khắc phục) - Cần thiết bị nung phôi ít ôxy hóa hoặc có phương pháp loại bỏ lớp ôxít (vì mỗi lòng khuôn dập 1 lần nên khó bong hết được lớp vảy ôxit)

- Tính chất vạn năng so với máy búa dập thấp hơn, cần có thiết bị

phụ để tạo phôi.

147 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

148 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Kết cấu khuôn dập bánh răng trên METKDN có cả cần đẩy trên và cần đẩy dưới:

1. Nửa khuôn dưới 2. Cần đẩy dưới (dấu

khuôn)

3. Chốt đẩy dưới (có

mặt bích)

4. Nửa khuôn trên 5. Dấu khuôn trên 6. Vòng đẩy 7. Tấm đẩy trên 8. Chốt đẩy trên

149 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

6.1.6 Đặc điểm lòng khuôn dập trên METK

- Có thể dập khuôn hở và khuôn kín trên METK

- Cơ bản giống máy búa, chỉ khác về góc nghiêng thành lòng khuôn

và các rãnh thoát biên.

- Đặc biệt khác với các loại thiết bị khác là đối với khuôn kín: Cắt phôi cần chính xác cao, phải có cơ cấu chống quá tải khuôn và máy.

6.1.6.1. Kết cấu lòng khuôn hở

- Cơ bản giống dập trên máy búa, nếu dập trên khuôn có cơ cấu đẩy

thì góc nghiêng dược làm làm nhỏ, từ 1÷30

- Rãnh thoát biên: Túi chứa kim loại không khép kín (khuôn dập không có mặt gương). Có 04 rãnh thoát biên thường dùng, kích thước tra bảng 6.1 sách CN dập tạo hình khối (trang sau).

150 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

6.1.6.2. Các lòng khuôn chuẩn bị Chi tiết dập dọc hay dập ngang đều cần phải sử dụng các nguyên công chuẩn bị. Do đặc điểm tốc độ chậm và không dập nhiều lần 1 chi tiết trên 1 lòng khuôn, thường làm 2-3 lòng khuôn trên một khuôn (cần các nguyên công chuẩn bị đặc biệt) - Với vật dập dọc: chồn trong lòng khuôn hoặc chồn kết hợp với lỗ chưa thấu hoặc sử dụng lòng khuôn thô (với các vật dập phức tạp)

151 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

-Vật dập ngang: nhiệm vụ của nguyên công chuẩn bị phôi là phân bố lại kim loại. Trên máy búa nguyên công vuốt và ép tụ được dập bằng nhiều nhát, trên METK thì không làm được => trường hợp đặc biệt phải thực hiện trên máy chuyên dùng (rèn cán, cán chu kỳ). N/c chuẩn bị: Dát cục bộ và thành hình. Dát cục bộ nhằm làm giảm chiều cao và tăng chiều rộng tại một vùng nào đó của phôi. Nguyên công thành hình dùng cho các phôi cần phân bố kim loại không đối xứng trục, được thực hiện bằng một hành trình máy.

152 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Dập chùm: Khi dập các chi tiết nhỏ thì lượng hao phí kim loại lớn (thể tích vành biên so với thể tích vật dập lớn) => Dập chùm chi tiết hoặc kết hợp dập kèm với chi tiết khác => Giảm phế liệu, tăng năng suất. Nhược điểm: Lực dập lớn => phải dùng máy lớn hơn (nhưng nếu dập chi tiết quá nhỏ thì lại thừa lực máy).

Dập chùm chi tiết của xe ô ô

153 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Thiết bị rèn cán:

154 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng

Vi deo thực tế dập khối trên METK dập nóng:

Nguồn: Mannan Shahid Forgings Ltd (Pakistan), https://msforgings.com

155 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng

156 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng

157 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng

158 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng

159 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng

160 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng

161 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

6.3. Dập thể tích trên máy ép vít

162 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

Đặc điểm khi dập khối trên ME vít: - Có hành trình không cố định giống như máy búa => dập nhiều

lần một vật dập trên một lòng khuôn.

- Có hành trình dài hơn METK nên có thể dập được các vật dập

cao hơn, đặc biệt là vật dập dọc.

- Thuộc loại thiết bị có lực dập cỡ nhỏ do kết cấu máy (so với các thiết bị dập thể tích khác) – cỡ lớn nhất hiện nay 1000T (thay đổi tùy thời điểm).

- Kết cấu không cho phép dập lệch tâm lớn, nên thường chỉ dập

được các vật dập tròn xoay.

- Có cơ cấu đẩy dưới nên dập được các vật dập có chuôi dài với góc nghiêng thành lòng khuôn nhỏ. Nếu sử dụng cối ghép có thể không cần góc nghiêng.

- Khuôn dập trên máy ép vít có nhiều kiểu khác nhau: nhiều điểm giống máy búa, nhiều điểm giống khuôn ghép có trụ dẫn hướng trên METK.

163 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

164 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

6.4. Dập khối trên máy rèn ngang Đặc điểm: - Là một loại METK, kết cấu máy phù hợp với dập khối các chi tiết phải chồn cục bộ, QTCN thường gặp nhất là chồn cục bộ nhiều lần trong khuôn kín. - Khuôn dập trên máy rèn ngang có đặc điểm là có hai mặt phân khuôn bố trí vuông góc với nhau, mặt phân khuôn chính ngăn cách giữa chày và cối, mặt phân khuôn phụ ngăn cách hai nửa cối (động và tĩnh)

- Khuôn dập có hai mặt phân khuôn nên không phải làm góc nghiêng thành lòng khuôn, vật có lỗ rỗng có thể tạo ngay (không cần làm mỏng màng ngăn lỗ như trên thiết bị dập khác)

- Độ chính xác cao hơn trên các thiết bị khác do khuôn được dẫn

hướng tốt, hành trình máy cố định.

- Nhược điểm là tốn kim loại để kẹp phôi - Nguyên công cơ bản trên máy rèn ngang là chồn và đột lỗ, các

nguyên công dập ngang hầu như không thể thực hiện được.

165 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

Dập khối trên máy rèn ngang:

1. Đầu trượt chính

2. Cữ phôi

3. Nửa cối tĩnh

4. Nửa cối động

166 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

167 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

168 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

169 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

6.5. Ép chảy

Ép chảy ngang

Ép chảy ngược

Ép chảy thuận

170 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

171 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

Press head

Plate

Punch

Extrusion die

Clamp-ring

Workpiece

Support member

Press Base

Back-up plate

Knock-out

172 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP

Press head

Plate

Punch

Extrusion die

Workpiece

Clamp-ring

Counter punch

Support member

Back-up plate

Knock-out

Press Base

173 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

174 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

TÀI LIỆU THAM KHẢO SỬ DỤNG ĐỂ VIẾT BÀI GIẢNG

Trong nước:

[1] Phạm Văn Nghệ, Đinh Văn Phong, Nguyễn Mậu Đằng, Trần Văn Cứu, Nguyễn Trung Kiên (2008). Côngnghệdậptạohìnhkhối. Nhà xuất bản Bách Khoa – Hà nội.

Nước ngoài:

Edited by Taylan Altan, Gracious Ngaile, Gangshu Shen (2005). Cold

[1] andHotforging:FundamentalsandApplications. ASM International.

[2]

Heinz Tschaetsch (2005). Metalformingpractise. Springer.

Kurt Lange (1985). Handbook of metal forming. Society of

[3] Manufacturing Engineers (SME).

[4]

Schuler (1998). Metalforminghandbook. Springer.

S.L. Semiatin (Ed) (2005). ASM Handbook Volume 14A Metalworking:

[5] BulkForming. ASM International.

[6]

Miroslav Greger (2014). Forging. Technická univerzita Ostrava.

В.В. Евстифеев, О.М. Кирасиров, М.С. Корытов, И.С Лексутов [7] (2012). ИЗУЧЕНИЕТЕХНОЛОГИЙГОРЯЧЕЙОБЪЕМНОЙШТАМПОВКИ. Омск СибАДИ.

175 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

TÀI LIỆU THAM KHẢO (Tiếp)

B.C. Карпицкий, Д.М. Иваницкий (2009). ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И

[8] ГОРЯЧЕЙШТАМПОВКИ. Минск.

Под общ. ред. Е.И.Семенов (2010). Ковка и штамповка: справочник

[9] (В4хтомах). Москва.

Бабенко В.А (1982). Объемная штамповка. Атлас схем и типовых

[10] конструкцийштампов. ИЗДАТЕЛЬСТВО “МАШИНОСТРОЕНИЕ”.

Титов Ю.А (2012). Проектированиештамповдлягорячейобъёмной

[11] штамповки. Ульяновск: УлГТУ.

.БОЧАРОВ

(2008).

Ю.

КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ

[12] ОБОРУДОВАНИЕ. Москва Издательский центр ' Академия".

Игнатова

Игнатов

А.,

А.

Т.

(1974). Кривошипные

[13] горячештамповочныепрессы. «Машиностроение», Москва.

Горяйнов В.И., Лыжников Е.И.

(1988). Холодноштамповочное

[14] оборудованиеиегоналадка. Москва.

176 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

177 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN

TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TRONG GIA CÔNG ÁP LỰC

TS. Đinh Văn Duy Email: Duy.dinhvan@hust.edu.vn BM Gia công áp lực – Viện Cơ khí VP: P301-C10, ĐH Bách Khoa HN.

THIẾT BỊ GIA CÔNG ÁP LỰC

NỘI DUNG

1. Tổng quan

2. Thiết bị trong gia công áp lực

2 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

TỔNG QUAN

Thiết bị dập: Chức năng của thiết bị dập tạo hình là tạo lực và chuyển một hoặc nhiều thành phần lực tác động thông qua dụng cụ hoặc khuôn để gây biến dạng dẻo hoặc biến dạng phá hủy tạo hình chi tiết theo kích thước hình dạng mong muốn.

bị

trong

tự

Các thiết xưởng dập: - Thiết bị chuẩn bị phôi: cắt phôi, rèn cán, máy nắn, cắt chia dải phôi, máy nâng chuyển... - Thiết bị cấp phôi động; - Thiết bị dỡ cuộn, nắn thẳng;

3 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Phân loại thiết bị dập tạo hình

điểm

Theo dấu hiệu động học:

Theo dạng truyền động:

đặc Theo công nghệ:

➢ Truyền

động

➢ Máy cắt, máy đột;

bằng cơ khí

➢ Máy dập vuốt;

Nhóm 1: Máy búa mà chuyển động của máy không dựa vào liên kết cứng (tốc độ va đập >20m/s)

➢ Truyền

uốn, máy

động lỏng,

➢ Máy lốc;

bằng chất dầu, nước

➢ Máy rèn quay;

Nhóm 2: Máy ép thủy lực (tính chất đường tốc độ khác với máy búa)

➢ Truyền

động

➢ Máy dập tự động;

bằng khí, điện từ

chuyên

➢ Máy

dùng;

Nhóm 3: Máy ép cơ khí (chuyển động của máy là nhờ sự liên kết cứng)

➢ .....

Nhóm 4: Các máy rèn quay (Bộ phận làm việc chuyển động quay, vận tốc là hằng số)

Nhóm 5: Các máy dập xung (vmax<300, tc/t= 0.02÷0.00001s)

4 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Stamping plant for the manufacture of large sheet metal parts

5 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Sơ đồ quá trình dập tấm

1 Coil feed line; 2 Decoiler; 3 Straightener; 4 Loop control; 5 Roll feed unit; 6 Automatic blanking press; 7 CCS control panel (Compact Control System); 8 Damping element; 9 Hydraulic unit

6 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Sơ đồ quá trình dập khối

7 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Hình ảnh một số thiết bị chính trong dập tấm

8 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Hình ảnh một số thiết bị chính trong dập tạo hình khối

Máy búa không khí nén

9 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Một số thiết bị GCAL khác

10 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Giới thiệu thiết bị GCAL lớn trên thế giới

Máy ép trục khuỷu 16.500 tấn (TMP- Press Моdel К8052)

METL 80.000 tấn (Erzhong Group) Cao trên sàn 27.000 mm Dưới mặt sàn 15.000 mm Nặng 22.000 tấn

Kích thước bao RộngxSâu (trước ra sau)xCao (trên sàn) 11000x5800x12700

11 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY BÚA – HAMMERS

Là loại máy khi làm việc lực tác động vào vật rèn là lực động, chuyển động của máy không dựa vào liên kết cứng. Công dụng: Để rèn và dập khối (dập thể tích). Phân loại: ➢ Theo nguồn năng lượng truyền chuyển động: Máy búa hơi nước - không khí nén, Máy búa không khí nén, Máy búa cơ khí, Máy búa thủy lực.

➢ Theo tác dụng của khối lượng phần rơi : Máy búa tác dụng đơn (drop hammers) và máy búa tác động kép (double-acting hammers), máy búa không bệ đe (counterblow hammers).

Các thông số cơ bản của máy : - Khối lượng (mass) của vật rơi (lớn nhất hiện nay 30 tấn tương đương với máy ép 30.000 tấn); - Tốc độ của vật rơi; - Hiệu suất va đập; - Hành trình piston; - Số nhát đập/phút

12 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY BÚA – HAMMERS

13 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY BÚA

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

Thời điểm trước va đập:

m1- Khối lượng đầu búa v1- Vận tốc đầu búa

v’1

m2- Khối lượng bệ đe v2- Vận tốc bệ đe

Vật

Quá trình biến dạng

v’2

Thời điểm sau va đập:

m1- Khối lượng đầu búa v1’- Vận tốc đầu búa

Sơ đồ tính toán quá trình va đập

m2- Khối lượng bệ đe v2’- Vận tốc bệ đe

14 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

Định luật bảo toàn động lượng:

v’1

′ . 𝑚2 = 𝑚1 + 𝑚2 𝑣𝑥

𝑣1. 𝑚1 + 𝑣2. 𝑚2 = 𝑣1

′ . 𝑚1 + 𝑣2

Vật

Vx : tốc độ trọng tâm của hệ thống va đập (khi 3 vật thể dính vào nhau)

v’2

′ . 𝑚2

𝑣𝑥 =

𝑣1. 𝑚1 + 𝑣2. 𝑚2 𝑚1 + 𝑚2

′ . 𝑚1 + 𝑣2 𝑣1 𝑚1 + 𝑚2

Sơ đồ tính toán quá trình va đập

Tổng năng lượng ban đầu của máy LE:

𝐿𝐸 =

2 𝑚1. 𝑣1 2

2 𝑚2. 𝑣2 2

LE được tiêu tốn vào : Biến dạng dẻo vật dập : Lg Biến dạng đàn hồi vật dập : Ly : L1 Năng lượng còn dư

𝐿𝐸 = 𝐿𝑔 + 𝐿𝑦 + 𝐿1 = 𝐿𝑛 + 𝐿1

15 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

Năng lượng thừa (tách vật) L1:

v’1

𝐿1 = 𝑚1 + 𝑚2

2 𝑣𝑥 2

Vật

v’2

𝐿1 =

𝑚1. 𝑣1 + 𝑚2. 𝑣2 2 𝑚1 + 𝑚2

❑ Máy búa có bệ đe cố định (V2 = 0) ta có:

Sơ đồ tính toán

𝐿1 =

. 𝐿𝐸

2 𝑚1. 𝑣1 2

𝑚1. 𝑣1 2 𝑚1 + 𝑚2

𝑚1 𝑚1 + 𝑚2

16 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

Tổng NL biến dạng hay là NL mất đi trong giai đoạn 1 (cho BDD+BDĐH) Ln:

𝐿𝐸 = 𝐿𝑔 + 𝐿𝑦 + 𝐿1 = 𝐿𝑛 + 𝐿1

𝐿𝑛 = 𝐿𝐸 − 𝐿1 =

𝑚1𝑚2 𝑣1 − 𝑣2 2 𝑚1 + 𝑚2

❑ Máy búa có bệ đe cố định (V2 = 0) ta có:

𝐿𝑛 =

𝐿𝐸

𝑚2 𝑚1 + 𝑚2

Thay LE từ (6) vào công thức (8) ta có:

𝐿1 𝐿𝑛

𝑚1 𝑚2

17 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

Quá trình tách vật (GĐ2):

• Sau quá trình biến dạng, năng lượng còn thừa sẽ chuyển vào các vật và làm chuyển động:

VX thành V’1 và V’2

• Đặc trưng cho việc hoàn lại tốc độ V’1 và V’2  Hệ số hoàn nguyên k (liên quan đến vật: 0

, , −𝑣2 𝑣1 𝑣2−𝑣1

K = 0 : vật dẻo tuyệt đối K = 1 : vật đàn hồi tuyệt đối

•Dựa vào (2) ta có:

(1 + 𝑘)(𝑣1 − 𝑣2)

′ = 𝑣1 − 𝑣1

(1 + 𝑘)(𝑣1 − 𝑣2)

′ = 𝑣2 − 𝑣2

𝑚2 𝑚1 + 𝑚2

𝑚1 𝑚1 + 𝑚2

18 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

❑ Năng lượng làm bật ra (động năng hệ thống sau va đập) : L0

8

𝐿0 = 𝐿𝑦 + 𝐿1 =

′ 𝑚1𝑣1 2

′ 𝑚2𝑣2 2

❑ Năng lượng làm BDD: Lg

−

𝐿𝑔 = 𝐿𝐸 − 𝐿0 =

2 𝑚1. 𝑣1 2

2 𝑚2𝑣2 2

2 𝑚1. 𝑣′1 2

2 𝑚1𝑣′2 2

2 1 − 𝑘 2

𝑚1𝑚2 𝑣1 − 𝑣2

𝐿𝑔 =

9

2(𝑚1 + 𝑚2)

19 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

❑ Hiệu suất va đập (biến dạng dẻo):

10

𝜂 =

𝐿𝑔 𝐿𝐸

𝑚1𝑚2 𝑣1 − 𝑣2 𝑚1 + 𝑚2

(1 − 𝑘2) 2𝐿𝐸

1 − 𝑘2

Hiệu suất va đập: - Trường hợp máy có đe (V2 =0):

𝜂𝑦=

𝑚2 𝑚1+𝑚2

=> Hiệu suất càng cao khi m2/m1 càng lớn

2 1−𝑘 2

𝑚1𝑚2 𝑣1−𝑣2

𝜂𝑦 =

2(𝑚1+𝑚2).𝐿𝐸

- Trường hợp máy không có đe (V2  0): => Hiệu suất tăng khi: lớn lớn

m1, m2 V1, V2

Ưu việt : khối lượng vừa phải, tốc độ lớn: (hiện có máy v = 30m/s)

20 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT:

Nếu m <<, V>>

đầu búa như viên đạn, quá trình va đập chỉ cục bộ một phần nhỏ bên

ngoài dễ gây ra nứt do trong có ứng suất không đều

 Không rèn vật to bằng máy búa có trọng lượng phần rơi nhỏ

Nếu m2 >> sẽ gây ra tốn kém

Thông thường

m2 = (10  20)m1

m2 = 10m1 : máy búa rèn

m2 = 20m1 : máy búa dập

Lý do : Nếu dập nhanh → Vật nguội → khó biến dạng dẻo → Tăng khối lượng đe lên để tăng hiệu suất va đập.

21 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Hammer frame designs.

II) a) b) c)

Single-column frame, 1 anvil, 2 column, 3 ram guide, 4 ram, 5 air cylinder;

I) II) structural designs of two-column frames, a) anvil 1, side column 2 and head 3 separate; b) side columns and head in one piece; c) anvil, side columns and head in one piece

22 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Types of hammer

Hammers are classified according to the drive design into: drop hammers; double-acting hammers; counterblow hammers. With drop hammers, the ram drops freely. The impact energy comes from the mass of the ram and the drop height. Belts, chains or with hydraulic drives the piston rod are used to lift the ram. At present, hydraulic lifting devices are mainly used for reasons of cost-efficiency.

23 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Types of hammer

24 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY BÚA KHÔNG KHÍ NÉN

25 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MỘT SỐ LOẠI MÁY BÚA

26 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Máy ép trục khuỷu

Phân loại:

Theo dấu hiệu công nghệ có hai nhóm máy ép: Máy ép dập tấm và máy ép dập khối.

- Máy ép trục khuỷu dập tấm thường là máy vạn năng có không gian dập và số hành trình tương đối lớn.

- Máy ép trục khuỷu dập khối thường là các máy chuyên dụng dùng cho cả dập khối nguội và dập khối nóng. Với đặc điểm phôi biến dạng ở trạng thái khối nên máy ép dập khối đòi hỏi phải có độ cứng vững cao.

27 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Nguyên lý hoạt động của máy ép trục khuỷu

Khi động cơ hoạt động, thông qua bộ truyền đai 2a tạo cho bánh đà chuyển động quay. Chuyển động quay này được truyền qua bộ truyền bánh răng 2b đến trục khuỷu 5 tạo ra chuyển động lên xuống của đầu trượt 7 thông qua tay biên 6. METK thông thường có thể làm việc theo 3 chế độ: - Chế độ đơn nhát; - Chế độ liên tục; - Chế độ điều chỉnh khuôn. Các chế độ làm việc của máy ép được thực hiện bằng hệ thống điều khiển.

28 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu

a. Thân máy

Thân máy phải đảm bảo cứng vững cao, có thể được chế tạo bằng cách đúc liền hoặc bằng từng phần đúc rời hoặc chế tạo bằng các kết cấu hàn.

Thân máy thường có hai dạng là thân kín và thân hở.

- Thân hở có thể có dạng thân hở hai trụ không nghiêng, hai trụ nghiêng.

- Thân máy dạng kín có thể là liền hoặc rời.

Hình 2.21. Máy ép trục khuỷu thân hở (a) và thân kín(b)

29 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu

b) Đầu trượt và dẫn hướng

Các dạng liên kết tay biên-đầu trượt a) dạng chốt bản lề; b)dạng khớp cầu

Đầu trượt dùng để gá lắp nửa khuôn trên và nó được nối với trục khuỷu qua tay biên Kết cấu của đầu trượt cần phải đủ bền, song cần có trọng lượng tối thiểu để giảm lực quán tính và năng lượng tiêu hao khi nâng đầu trượt lên vị trí trên cùng, hoặc phanh để dừng đầu trượt ở vị trí cần thiết

30 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu

Dẫn hướng đầu trượt của máy ép một khuỷu thân hở

Độ chính xác của vật dập phụ thuộc rất nhiều vào dẫn hướng đầu trượt. Thông thường dẫn hướng có tiết diện ngang là tam giác hoặc hình thang.

31 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu

https://www.youtube.com/watch?v=jLMNtKjM2CE

32 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu

c. Ly hợp

Máy ép trục khuỷu có 2 dạng ly hợp:ly hợp cứng và ly hợp ma sát.

- Ly hợp cứng là các dạng ly hợp (vấu, chốt phóng, then quay), loại này chỉ dùng cho các máy dưới 100 tấn.

Ly hợp ma sát dùng cho tất cả các cỡ máy từ nhỏ nhất đến lớn nhất. Trong các loại ly hợp ma sát, ly hợp đĩa được dùng nhiều hơn cả. Ly hợp có yêu cầu mômen truyền lớn, tin cậy và tác động nhanh nên hệ thống điều khiển ly hợp được sử dụng là khí nén.

33 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

VIDEO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LY HỢP

Nguồn: Kênh “thang010146” Youtube.com

34 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

VIDEO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LY HỢP

Nguồn: Kênh “thang010146” Youtube.com

35 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu

d. Phanh

Phanh là bộ phận không thể thiếu của máy ép trục khuỷu. Phanh để hãm động năng và dừng đầu trượt ở trên cùng hoặc bất kỳ vị trí nào sau khi ngắt ly hợp.

Các cặp ma sát được sử dụng có thể là tang trống và đai ma sát. Trong trường hợp này, phanh được gọi là phanh đai hoặc đĩa ma sát giống như ly hợp.

Phanh đai điều khiển bằng khí nén

36 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu

Kết cấu phanh ma sát giống như ly hợp ma sát uy nhiên phanh chỉ có một đĩa để đảm bảo an toàn

37 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

LẮP KHUÔN LÊN MÁY ÉP TRỤC KHUỶU VÀ KẾT CẤU GẠT PHÔI ĐÒN GÁNH

38 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Một số máy ép trục khuỷu điển hình

Máy ép trục khuỷu vạn năng: thực hiện các nguyên công cắt hình, đột lỗ, dập vuốt nông, uốn, cắt và cả các quá trình dập nóng và nguội đơn giản khác khi các quá trình dập này không đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị có tính chất chuyên dùng.

Máy ép song động: Máy ép có đầu trượt trong và đầu trượt ngoài - Thông thường đầu trượt ngoài có lực chặn nhỏ hơn đầu trượt trong - Đầu trượt ngoài xuống trước giữ lực chặn ổn định trong suốt quá trình dập vuốt (thực tế không bằng constant do có độ đàn hồi) - Đầu trượt ngoài đi xuống, dừng lại. Đầu trượt trong mới đi xuống

Sơ đồ kết cấu biên –đầu trượt máy song động 1. Đế máy; 2. Cối; 3. Phôi; 4. Chày; 5. Đầu trượt trong; 6. Tay biên ngoài; 7. Tay đòn; 8. Dầm trên; 9. Tay đòn; 10. Tay biên trong; 11. Đầu trượt ngoài; 12. Dẫn hướng; 13. Dầm dưới

39 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG

9

Máy ép trục khuỷu dập nóng được lực ép từ 2  100 MN chế tạo với (200  10.000 tấn), công suất động cơ từ 20  500 KW, hành trình của đầu trượt 200  500 mm, số hành trình từ 35  90 lần/ phút.

1. Đuôi dẫn hướng phụ; 2. Bánh răng nhỏ; 3 . Bánh răng lớn và ly hợp ma sát; 4. Đầu trượt; 5. Chêm bàn máy; 6. Phanh; 7. Bánh đà; 8. Phanh bánh đà; 9. Cơ cấu cân bằng đầu trượt

40 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG

Một vài đặc điểm cấu tạo: - Trục khuỷu là trục lệch tâm, hành trình ngắn do lực lớn nên cần cứng vững.

- Đầu trượt có đuôi dẫn hướng phụ, nguyên nhân do các khối khuôn thiết kế có nhiều lòng khuôn, dẫn đến lệch trung tâm áp lực khuôn, tạo lực lệch tâm lên đầu trượt. Đuôi dẫn hướng phụ giúp tăng bề mặt dẫn hướng.

- Điều chỉnh chiều cao kín bằng cách thay đổi chiều cao bàn máy sử dụng

chêm và khi quá tải bị kẹt dễ khắc phục.

- Có cả cơ cấu đẩy trên và đẩy dưới nên cho phép giảm góc nghiêng thành

lòng khuôn dập khối.

- Hành trình máy cố định nên không cho phép dập vật dập nhiều lần trong một

lòng khuôn.

- Do quán tính bánh đà lớn nên dùng thêm phanh bánh đà phụ để giảm nhẹ

cho phanh chính.

- Có cơ cấu cứu kẹt và cơ cấu cân bằng đầu trượt.

41 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

CẤU TẠO MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG

Máy ép trục khuỷu dập nóng kết cấu trục khuỷu – tay biên

42 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

CẤU TẠO MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG

Máy ép trục khuỷu – chêm

43 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY ÉP KIỂU VÍT

Máy ép kiểu vít là một dạng máy ép cơ khí trong đó cơ cấu dẫn động cho đầu trượt là trục vít với ren không tự hãm có profil chữ nhật hoặc hình thang và sử dụng động năng quay hoặc xoắn của khối chuyển động để biến dạng vật dập.

Vít Chuyển động xoắn Chuyển động quay CĐ tịnh tiến

Đai ốc Đứng yên Tịnh tiến Quay

Thông thường

Sơ đồ máy ép ma sát trục vít

Vít chuyển động xoắn Đai ốc đứng yên

MÁY ÉP KIỂU VÍT

45 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Máy ép thủy lực

Khái niệm và phân loại Máy ép thuỷ lực dùng để rèn, dập khối, ép chảy, dập tấm v.v.. Hệ thống dẫn động thủy lực của máy, tùy vào yêu cầu công nghệ mà có các dạng khác nhau. Hiện nay thế giới có máy ép có lực danh nghĩa lớn nhất P=80.000 tấn (Trung quốc vào khoảng năm 2010).

Nguyên lý tác dụng của máy tuân theo định luật Pascal.

Trong đó:

P : Lực công tác P1 : Lực ép từ trạm nguồn D : Đường kính piston công tác

d : Đường kính Piston ép

46 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Máy ép thủy lực

Các thông số chính của máy ép thủy lực: - Lực ép danh nghĩa : PH – tấn; PH = áp suất chất lỏng x diện tích có ích của các piston . - Chiều cao hở khoảng không gian dập : Z - Hành trình xà di động : H - Kích thước bàn máy : A x B - Tốc độ ép, không tải ...

47 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Máy ép thủy lực

Chu trình công tác - Máy ép loại nhỏ thì tốc độ của đầu trượt trong suốt hành trình là không đổi. - Nếu yêu cầu về năng suất, hành trình của máy lớn nên để tiết kiệm thời gian người ta thiết kế các máy ép có các tốc độ làm việc trong một chu trình là khác nhau : - Chế độ không tải: các xilanh chính chưa làm việc, dầu bơm đuợc tháo trở lại bể. - Chế độ xuống nhanh: sử dụng van điền đầy và van có lưu lượng lớn mà ta có thể cho phép đầu trượt chuyển động xuống với tốc độ cao. Khi nào nửa khuôn trên chạm vật cũng là lúc kết thúc hành trình xuống nhanh. - Chế độ ép: sự kết hợp cùng lúc của bơm cao áp Piston và bơm bánh răng và các van điều khiển cho dầu cao áp đi vào khoang trên, dầu ở khoang dưới của các xilanh chính đi về bể. Máy thực hiện hành trình ép xuống. - Chế độ lên nhanh của đầu trượt: dùng bơm dầu vào khoang dưới của các xilanh ép, dầu ở khoang trên đi qua van điền đầy và van phân phối về bể. Tuỳ từng máy ép mà có thể có hệ thống đẩy dưới dùng để đẩy phôi.

48 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

CÁC KIỂU KHUNG THÂN MÁY

49 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

CÁC KIỂU KHUNG THÂN MÁY

50 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

MÁY KIỂU QUAY

Đặc điểm là: nguyên công công tác được thực hiện trong khi phôi chuyển động, phôi được gia công một cánh liên tục.

Thông số cơ bản: mômen xoắn tác dụng lên trục chính. Riêng đối với một vài loại máy (như máy cán rèn) lực danh nghĩa cũng là một thông số cơ bản.

Người ta cũng sử dụng rộng rãi các máy kiểu quay trong chế tạo máy khi sản suất các vật định hình.

51 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Máy uốn (Cụ thể trong phần CN dập tấm)

Phân loại: uốn tự do hoặc uốn theo dưỡng; uốn có kéo, kéo với nén v.v…

Máy uốn loại quay có thể chia ra nhiều loại nhưng chủ yếu là máy uốn kiểu

trục lăn hoặc con lăn với số trục và con lăn thay đổi

Máy uốn 3, 4 trục có thể uốn các tấm (dày từ 1,6 - 63 mm, rộng 1250 - 4000 mm); máy uốn 3 con lăn để uốn thép hình; máy uốn gờ có thể lên vành, tạo gân lượn sóng trên mặt trụ, ghép mí … các tấm hoặc dải dày 1,6 - 4 mm.

Các phương pháp bố trí trục con lăn trên máy uốn

52 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội

Máy uốn lốc profile (Cụ thể trong phần CN dập tấm)

Máy sử dụng nhiều cặp con lăn uốn để uốn ra biên dạng cần thiết, với phương pháp này có thể uốn được các sản phẩm dạng tấm có hình dạng profile phức tạp, có khả năng chế tạo sản phẩm có chiều dài theo ý muốn:

53 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội