
1
LÝ THUYẾT NGHỀ
BÀI 1. KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA RÈN TỰ DO
1. Khái niệm:
- Rèn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực. Nguyên lý cơ bản của rèn là: Lợi
dụng tính dẻo của kim loại, làm biến dạng kim loại ở thể rắn dưới tác dụng của ngoại lực
để tạo ra thành phẩm, bán thành phẩm có kích thước nhất định tuỳ theo thiết kế.
- Là bước chuẩn bị phôi cho gia công cơ khí.
2. Đặc điểm:
- Biến dạng kim loại ở thể rắn có khả năng khử được các khuyết tật đúc như ổ khí, rổ
co, tổ chức kim loại mịn chặt, cơ tính của sản phẩm nâng cao.
- Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, làm tăng cơ tính của sản phẩm.
- Chất lượng cơ lý lớp bề ngoài tốt, độ bóng, độ chính xác của chi tiết cao hơn các chi
tiết đúc.
- Dễ cơ khí hoá, tự động hoá, gia công có năng suất cao nên giá thành hạ.
Tuy nhiên có những hạn chế như:
- Không gia công được các chi tiết phức tạp.
- Các hợp kim sử dụng trong rèn hạn chế hơn, không rèn được các kim loại dòn.
- Rèn là một trong những phương pháp cơ bản để chế tạo phôi cho gia công cắt gọt
những chi tiết quan trọng cần chịu lực lớn thường phải qua rèn.
Một số định luật cơ bản trong gia công áp lực
1 - Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại biến dạng dẻo:
Khi biến dạng dẻo kim loại. Đồng thời với biến dạng dẻo còn xảy ra biến dạng dẻo
đàn hồi. Quan hệ giữa lực và biến dạng đàn hồi tuân theo định luật Húc.
2 - Định luật ứng suất dư:
Bên trong bất cứ kim loại nào cũng đều sinh ra ứng suất dư cân bằng.
3 - Định luật thể tích không đổi:
Thể tích của vật thể trước khi biến dạng bằng thể tích của vật thể sau khi biến dạng.
4 - Định luật trở lực lớn nhất:
Trong quá trình biến dạng, các chất điểm của vật thể sẽ di chuyển theo phương nào có
trở lực bé nhất.
BÀI 2. NUNG KIM LOẠI
1. Mục đích của nung kim loại:
- Nung kim loại và hợp kim trước khi gia công bằng áp lực nhằm nâng cao tính dẻo,
giảm trở lực biến dạng, tạo điều kiện thuận tiện cho quá trình biến dạng.
- Kim loại khi nung lên đến nhiệt độ càng cao thì dao động nhiệt càng lớn làm giảm
các áp lực liên kết giữa các nguyên tử, tạo điều kiện cho quá trình trượt và song sinh được
dễ dàng hơn.

2
- Mặt khác khi nung đến nhiệt độ cao, kim loại và hợp kim có khả năng chuyển biến
từ pha này đến pha khác có tính dẻo cao hơn, do vậy làm tăng khả năng biếng dạng hơn.
2. Chế độ nung, xác định chế độ nung kim loại qua chuyển biến màu sắc khi nung:
- Chế độ nung quyết định năng suất và chất lượng của sản phẩm, do đó ảnh hưởng đến
giá thành của chi tiết.
- Chế độ nung bao gồm nhiệt độ nung, thời gian nung và tốc độ nung.
- Xác định chế độ nung tức là xác định nhiệt độ nung giới hạn cao nhất đảm bảo tính
dẻo kim loại tốt nhất để có thể gia công được và nhiệt độ thấp nhất cho phép còn gia công
được mà dưới nhiệt độ đó cần phải kết thúc gia công.
- Có 3 phương pháp xác định nhiệt độ nung , căn cứ vào giản đồ trạng thái, căn cứ
vào tính dẻo cao nhất và căn cứ vào độ bền thấp nhất.
Hình 2.1. Nhiệt độ nung trên giảng đồ trạng thái
Bảng 2-1. Nhiệt độ rèn và thôi rèn của một số loại thép
Nhóm thép Mác thép Nhiệt độ bắt
đầu rèn Nhiệt độ thôi rèn
Thép C kết cấu
chất lượng thường
CT0;CT1 CT2;CT3
CT4;CT5;CT6;CT7
1250
1200
700
750
ThépC kết cấu
chất lượng tốt
10;15;20;2530;35
40;45
50;55;60
1250
1200
1180
750
770
800
Thép C dụng cụ
Y7;Y7A
Y8;Y8A
Y9;Y9A;Y10;Y10A
Y12;Y12A;Y13;Y13A
1150
1120
1100
1080
800
850
850
870
- Trong sản xuất, người ta xác định nhiệt độ nung theo bảng và trông màu sắc vật
nung mà đoán nhiệt độ nung theo kinh nghiệm. Ví dụ: Nhiệt độ bắt đầu gia công: Thép có

3
màu vàng rơm. Gần đến nhiệt độ cháy, thép có màu sáng trắng. Nhiệt độ thôi gia công,
thép có màu tím hoa cà.
Nhiệt độ của phôi và màu sắc của phôi:
Từ:
700 - 7500C phôi bắt đầu đỏ.
750 - 8000C phôi có màu đỏ.
800 - 8500C phôi có màu đỏ sáng.
850 - 9000C phôi có màu vàng sẫm.
900 - 10000C phôi có màu vàng sáng.
1000 - 12000C phôi có màu sáng trắng.
- Nếu chi tiết sau khi làm cần nhiệt độ ở nhiệt độ t01 nào đó thì ta thôi rèn ở nhiệt độ
t02>t01 một chút khi mang chi tiết đến môi trương tôi thì nhiệt độ vừa đạt t01 do có năng suất
cao hơn.
- Những chi tiết khi rèn phải gia công cơ cần phải ủ, do đó cần thôi rèn ở nhiệt độ ủ.
Nếu không cần ủ mà cần độ bền thì có thể hạ thấp nhiệt độ của phôi xuống một chút để tạo
cho sản phẩm có hạt nhỏ mịn.
-Tốc độ nung:
Xác định chế độ nung tức là xác định nhiệt độ nung giới hạn cao nhất đảm bảo cho phép
tính dẻo kim loại tốt nhất để có thể gia công được và nhiệt độ thấp nhất cho phép còn gia
công được mà dưới nhiệt độ đó cần phải kết thúc gia công.
Có 3 phương pháp xác định nhiệt độ nung căn cứ vào giản đồ trạng thái, căn cứ vào tính
dẻo cao nhất và căn cứ vào độ bền thấp nhất.
- Tốc độ nung ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng nung. Nói chung khi nung
người ta cố gắng nung phôi với tốc độ cao nhất để giảm hao phí kim loại do cháy và ôxy hóa,
giảm sự phát triển độ hạt do đó tăng tính dẻo. Nhưng khi tốc độ nung lớn thì sự chênh lệch
nhiệt độ giữa mặt ngoài và mặt bên trong của phôi lớn, gây ra ứng suất nhiệt lớn làm phôi dễ
nứt vỡ.
- Tốc độ nung kim loại phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa lò và phôi, phụ
thuộc kích thước phôi và cách sắp xếp phôi trong lò, phụ thuộc hệ số dẫn nhiệt của vật nung.
Các hiện tượng xảy ra trong quá trình nung kim loại:
1. Nhiệt độ không đều:
Do phần tiếp xúc của bề mặt kim loại với lò nung không đều nhau nên xảy ra hiện
tượng nhiệt không đều, có phần kim loại nung nhiệt độ quá cao, có phần kim loại nhiệt độ
thấp. Kết quả là làm phát sinh bên trong vật nung ứng suất nhiệt. Nếu ứng suất này lớn có
thể làm bề mặt hoặc bên trong vật nung bị nứt.
Hình 2.2.
V
ật nung bị nứt

4
Để khắc phục hiện tượng này, khi nung cần phải xoay phôi để nhiệt độ của phôi được
đồng đều và tốc độ nung phải hợp lý.
- Ôxy hoá(tạo vảy):
Ôxy hoá là quá trình khuếch tán khí vào kim loai tạo nên lớp vảy sắt trên bề mặt. Hiện
tượng ôxy hoá gây nên sai hụt về kích thước, gây hao phí kim loại(2 - 3%). Ở nhiệt độ
cao, sự ôxy hoá xảy ra càng mạnh vì thế cần rút ngắn thời gian nung ở nhiệt độ cao.
Lượng vảy sắt tăng khi nhiệt độ nung lớn. Môi trường khí trong lò có nhiều hơi nước,
có khả năng gây ôxy hoá nhiều.
Thép có hàm lường C cao thì khả năng ôxy hóa giảm.
Vảy ôxit gồm:
- Lớp ngoài cùng là Fe2O3 chiếm khoản 2%.
- Lớp giữa là ôxit hỗn hợp Fe3O4 chiếm khoản 18%.
- Lớp giữa là FeO khoản 80%.
2. Quá nhiệt:
- Quá nhiệt là hiện tượng nung đến gần nhiệt độ đường
đặc, khi ấy các hạt kim loại lớn lên một cách đột ngột làm
tính dẻo giảm nhiều có thể tạo nên nứt nẻ khi gia công hoặc
làm giảm tính dẻo của chi tiết.
- Bản chất quá nhiệt là thoát hết C của chi tiết khi C thoát đi
vật nung bị phá huỷ, vùng giới hạn do bị ôxy hoá mãnh liệt
làm phá vỡ sự liên kết giữa các hạt kim loại, do đó khi gia
công kim loại bị vỡ có thể không dùng được nữa. Hình 2.3. Thép nung bị quá nhiệt
BÀI 3. THIẾT BỊ RÈN
1. Thiết bị nung :
Gồm có nung bằng lò than, lò dầu, khí và bằng điện. Trong những thiết bị này thì nung
bằng lò than, dầu và bằng điện được sử dung rộng rãi vì chúng có những ưu điểm riêng, còn
nung bằng khí thì ít dùng.
Hình 3.1. Lò nung 2 miệng lửa

5
2. Thiết bị sinh lực:
Thiết bị sinh lực là nhóm máy búa, máy ép ma sát kiểu trục vít, máy búa hơi ép chạy bằng
động cơ, máy búa ma sát kiểu ván gỗ, máy búa thuỷ lực…
Máy búa là loại máy dùng để rèn tự do hay rèn khuôn đơn giản là được sử dụng rộng rãi
trong các phân xưởng.
Hình 3.2. Sơ đồ máy búa nhíp.
Hình 3.3. Bản lắp chung của máy búa hơi
1. bàn đạp, 2. đe trung gian, 3. đe dưới, 4. đe trên, 5. cán pít tông,
6. cán pít tông làm việc, 7. xy lanh làm việc,8. rãnh van trên, 9. van ngược,
10. van trên, 11. xy lanh nén, 12. pit tông nén, 13. tay gạt, 14. tay điều khiển,
15. rãnh van dưới,16. van dưới, 17. thanh truyền, 18. trục khỷu, 19. bánh đà.

