2.0 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ B/M GIA CÔNG ÁP LỰC ---------------------------------------------------
Chương 2
RÈN VÀ DẬP KHỐI
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 để làm biến dạng và điền đầy vào lòng khuôn để tạo hình sản phẩm có hình dạng và kích thước theo yêu cầu.
Hà nội, 10.09.2010
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 2
Dập khối sản phẩm lớn
Các dạng sản phẩm dập khối
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 4 3
Sơ đồ khối công nghệ rèn, dập khối
Đối tượng cấn nghiên cứu
(cid:198)
Phôi dập
Phôi (cid:198)
Rèn, Dập khối - Chồn
- Phôi đúc, gù đúc
- Bán thành phẩm
- Phôi cán chu kỳ, định hình
- Vuốt, kéo
- Chi tiết
- Chế độ nhiệt
- Uốn
- Vật liệu, cơ tính
- Dát
- Dung sai vật dập ...
- Ép chảy
- Đột lỗ
- Vặn xoắn
- Hàn cháy
- Chặt phôi
Rèn tự do
- Dập trong khuôn hở
Phôi
Nung phôi
Xử lý sau dập
Sản phẩm
- Dập trong khuôn kín
Dập khối
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 5 6
Phân loại dập khối
2.1 Phôi sử dụng trong rèn và dập khối
Gia công áp lực
* Mọi vật liệu kim loại có tính dẻo đều có thể dập ở một nhiệt độ nhất định
Dập tấm
Dập tạo hình khối
…
Rèn phôi
Dập khối
* Vật liệu để rèn và dập khối rất đa dạng, gồm:
- Các loại thép các bon
Chồn
Dập trong khuôn hở
Máy búa
- Các loại thép hợp kim
Vuốt
Dập trong khuôn kín
Máy ép TK
Máy ép vít
Uốn
Ép chảy
- Kim loại mầu và hợp kim màu như hợp kim nhôm, magiê, đồng và một số hợp kim niken, titan…
Máy ép TL
…
…
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 7 8
C¸c d¹ng ph«I chñ yÕu
(cid:153) Ph«I thÐp ®óc (cid:153) ph«I thÐp c¸n ®Þnh h×nh (cid:153) ph«I rÌn (cid:153) ph«I thÐp tÊm (cid:153) ph«I qua gia c«ng c¬ (cid:153) ph«I ®óc (cid:153) c¸c lo¹i ph«I kh¸c
9 10
Các phương pháp cắt phôi
Các phương pháp cắt phôi
Lưỡi cắt để cắt thép hình a – để cắt phôi tròn b - để cắt phôi vuông c - để cắt phôi chữ nhật d - để cắt thép góc e - để cắt tấm
Sơ đồ cắt phôi trên máy cắt
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 11 12
Các phương pháp cắt phôi
Ví dụ tính lực cắt
P = k . σc . F ≈ 0,7 k . σb . F
Ví dụ: Tính lực cắt phôi trụ Φ20 mm thép ký hiệu C30 trên máy cắt ?
Tra bảng thông số vật liệu ta có giới hạn bền 480Mpa F=pi*20*20/4=100pi mm*mm σb= 480 Mpa=480 N/mm2 k = 1 ÷1,6
P=( 1 ÷1,6 )*0,7*480*100pi =
105.557 ÷168.892 N =10.5÷16.8 T
Dạng đặc trưng của đầu mặt phôi sau khi cắt
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 13 14
2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI
2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI
2.2.1. Khái niệm:
2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI
- Khoảng nhiệt độ tạo hình cho phép (Tcp) khi rèn và dập nóng là
Yêu cầu khi nung:
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 khoảng nhiệt độ cho phép nằm trong giới hạn từ 12500C – 750 oC.
(cid:131) Đạt được nhiệt độ nung (cid:131) Nhiệt phân bố đồng đều theo tiết diện của thỏi đúc
hoặc phôi
- 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.
(cid:131) Hạn chế oxy hóa và thoát các bon bề mặt (cid:131) Tránh nứt tế vi và ứng suất dư do nhiệt (cid:131) …
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 15 16
2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI
2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI
2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI
2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI
+ Chế độ nung phân đoạn cho phôi có chiều dày lớn:
+ Chế độ nung phân đoạn cho phôi nhỏ:
Đối với đa số thép kết cấu khi phôi có đường kính nhỏ hơn 100 mm hoàn toàn có thể chất ngay vào lò có nhiệt độ cao (1300 - 1400o C).
1. Nung tới nhiệt độ chuyển biến pha với tốc độ nung cho phép; 2. Giữ nhiệt ở nhiệt độ chuyển biến pha; 3. Tiếp tục nung đến nhiệt độ nung cần thiết với tốc độ nung cao
nhất có thể;
Khi nung phôi ngắn với tỷ lệ chiều dài/ đường kính
4. Giữ nhiệt ở nhiệt độ này để đồng đều hóa nhiệt độ theo tiết diện
phôi.
L/D ≤ 2, thời gian nung có thể giảm 2%, L/D = 1,5 thời gian nung có thể giảm 8%, L/D = 1 thì thời gian nung có thể giảm tới 29%.
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 17 18
2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI
2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI
2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI
2.2.4 PHƯƠNG PHÁP NUNG
Quá trình làm nguội gồm 2 giai đoạn:
a) Khi nung bằng dòng điện tiếp xúc
1. Phôi bị mất nhiệt trong khi tạo hình
b) Khi nung bằng dòng điện cảm ứng
Ở giai đoạn này phôi được làm nguội là do - nhiệt truyền ra không khí xung quanh - nhiệt truyền trực tiếp vào dụng cụ gia công.
2. Làm nguội sau khi rèn
c) Phương pháp nung bằng dung dịch điện phân
- 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.
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 19 20
2.3 RÈN TỰ DO
2.3 RÈN TỰ DO
2.3.1 Khái niệm và Phân loại
2.3.1 Khái niệm và Phân loại
CN DẬP TẠO HÌNH KHỐI CN DẬP TẠO HÌNH KHỐI
• Rèn thủ công: là các nguyên công nhằm biến dạng kim loại một phần hay toàn bộ thể tích ở nhiệt độ thích hợp bằng dụng cụ biến dạng đơn giản và sử dụng sức người là chính.
RÈN TỰ DO RÈN TỰ DO
DẬP KHỐI DẬP KHỐI
• 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.
RÈN THỦ CÔNG RÈN THỦ CÔNG
RÈN MÁY RÈN MÁY
Trong khuôn khổ bài giảng này chỉ tập trung vào công nghệ rèn máy.
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 21 22
2.3 RÈN TỰ DO
CN rÌn tù do
Các nguyên công rèn được chia thành các loại:
i
i
- nguyên công sơ bộ,
- nguyên công chủ yếu,
i i
i i
- nguyên công phụ
« h p n ª r t m â l
i
t è u v g n « c
n å h c g n « c
« « h h p p t t ¾ ¾ C C
« « h h p p n n Ì Ì r r
ç l t é ® g n « c
.
.
c Ë b o ¹ t g n « c
æ u ® t ¸ d g n « c
.
h n μ v t ¸ d g n « c
y ¸ h c n μ h g n « c
.
.
.
.
g N
g N
g N
g N
n è u g n « c n ª y u g N
g N
g N
g N
.
.
g n ß n c ô r t n ª r t t « u v C n
å l o ¹ t C n
B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 23 24
Bảng tổng hợp các nguyên công rèn
Tªn nguyªn c«ng NhiÖm vô Ghi chó Hình vẽ
II. C¸c nguyªn c«ng chÝnh
I. C¸c nguyªn c«ng s¬ bé
1. RÌn ph«i
BiÕn gï ®óc thμnh ph«i rÌn.
C¸c nguyªn c«ng chån cã thÓ lμ c¸c nguyªn c«ng chuÈn bÞ ( tr−íc khi ®ét lç) lo¹i nguyªn c«ng trung gian ( chuÈn bÞ cho vuèt ).
3. Chån tù do (1) Chån trong vßng (2) vμ chån ®Çu (3)
Bao gåm c¸c nguyªn c«ng Ðp c¹nh vμ lμm mËt ®é riªng.
tăng diÖn Lμm tÝch diÖn tiÕt ngang b»ng c¸ch giảm bé toμn chiÒu dμi (1) lμm giảm Lo¹i mét phÇn chiÒu dμi ph«i (2) vμ cã thÓ lμm ph×nh to phÇn ®Çu ph«i (3)
2. ChÆt ph«i ( xÊn, c¾t )
4. Vuèt
Chia ph«i rÌn ra thμnh tõng phÇn nhá lo¹i c¾t bá phÇn ®Çu vμ phÇn ®u«i cña gï ®óc.
Khi vuèt phøc t¹p cã thÓ bao gåm nhiÒu b−íc Ðp liªn tôc quanh trôc ph«i.
Lμm tăng chiÒu dμi ph«i b»ng lμm giảm c¸ch diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña nã.
T¹o lç trong ph«i hoÆc trong chi tiÕt.
dμi
25 26
5. Đột lỗ
Tăng ®é ph«i rçng.
Cã lμ thÓ nguyªn c«ng s¬ bé, tr−íc khi d¸t vμnh lo¹i më lç.
7. Vuèt trªn trôc nßng
Kh«ng thay ®æi ®−êng kÝnh trong.
8. D¸t
Lμm tăng chiÒu réng ph«i
6. D¸t vμnh
Đång thêi lμm tăng cả ®−êng kÝnh trong vμ ®−êng kÝnh ngoμi cña ph«i rçng (cã lç s½n).
Những nguyªn c«ng d¸t phøc t¹p bao gåm nhiÒu qu¸ trinh Ðp theo tiÕt diÖn ngang.
Nguyªn c«ng t¹p bao phøc gåm nhiÒu b−íc Ðp c¹nh ph«i quay tôc liªn trong trôc ®ì vμ ®Çu bóa hÑp.
27 28
12. Vª
9. T¹o bËc
DÞch chuyÓn mét phÇn kim lo¹i lÖch khái trôc ban ®Çu cña ph«i.
Tõ ph«i cã nhiÒu c¹nh thμnh lμm thanh trßn ( cã thÓ toμn bé hoÆc côc bé )
Vuèt ë mét hoÆc hai ®Çu ph«i
13. Vuèt côc bé
Cã thÓ lμ nguyªn c«ng chuÈn bÞ hoÆc nguyªn c«ng cuèi cïng.
10. Uèn BiÕn ph«i th¼ng cong ph«i thμnh (hoÆc chi tiÕt cong) theo gãc uèn cÇn thiÕt.
14. Më lç
T¹o ngÉng trªn ph«i (hoÆc chi tiÕt )
11. Th¾t, tãp
Cã thÓ lμ nguyªn c«ng chuÈn bÞ hoÆc nguyªn c«ng cuèi cïng.
Lμm rçng lç cã s½n vu«ng gãc víi bÒ mÆt ph«i ph¼ng.
30 29
III. C¸c nguyªn c«ng phô
17. VÆn xo¾n
Nh»m quay nét bé phËn nμo ®ã cña ph«i ®i mét gãc cho tr−íc.
15. Đánh 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 nã theo th−êng lμ c¸n côc bé, vuèt côc bé v.v…
18. Hμn ch¸y
16. Vª c¹nh
Nèi hai phÇn ph«i víi l¹i nhau.
Dïng khi rÌn b»ng m¸y bóa.
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 hîp kim cao, khái bÞ nøt c¹nh khi rÌn vi c¸c c¹nh th−êng nguéi tr−íc.
32 31
C¸c nguyªn c«ng kh¸c
19. C¾t bavia
Còng cã thÓ lμ những nguyªn c«ng chuyÓn tiÕp.
20. Lμ
Lμm mÊt những chç låi lâm, kh«ng ph¼ng, cong, vªnh cña ph«i.
2.4 DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA
21. N¾n
Lμm ph¼ng c¸c ph«i cong kh«ng tÝnh tr−íc ( 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.
33 34
CÁC CÔNG ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH DẬP KHỐI
2.4 DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA
CN DẬP CN DẬP TẠO HÌNH KHỐI TẠO HÌNH KHỐI
CN RÈN CN RÈN
CN DẬP KHỐI CN DẬP KHỐI
DẬP KHỐI DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN HỞ TRÊN KHUÔN HỞ
DẬP KHỐI DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN KÍN TRÊN KHUÔN KÍN
ÉP CHẢY, KÉO DÂY…* ÉP CHẢY, KÉO DÂY…*
35 36
2.4 DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA
HÌNH ẢNH THIẾT BỊ DẬP KHỐI
Vận tốc m/s
Equipment Hydraulic press Mechanical press Screw press
Gravity drop hammer Power drop hammer Counterblow hammer
0.06 – 0.30 0.06 – 1.5 0.6 – 1.2 3.6 – 4.8 3.0 – 9.0 4.5 – 9.0
37 38
2.4.1.1 DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN HỞ
2.4.1 KHÁI NIỆM và PHÂN LOẠI
DẬP KHỐI là quá trình biến dạng dẻo kim loại trong lòng khuôn ở nhiệt độ thích hợp.
a- Phôi b, c- Khuôn
không có góc nghiêng (lý tưởng)
DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN HỞ tạo ra các phôi dập có vành biên
DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN KÍN tạo ra sản phẩm không có vành biên.
d,e- Khuôn có góc nghiêng thành lòng khuôn (phôi thừa)
39 40
2.4.1.2 DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN KÍN
So sánh dập trên khuôn kín và khuôn hở SO SÁNH DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN KÍN VÀ HỞ
a,b- Khuôn kín không có góc nghiêng c- Khuôn kín có góc nghiêng d- Khuôn kín trên máy rèn ngang
Comparison of closed-die forging to precision or flashless forging of a cylindrical billet. Source: H. Takemasu, V. Vazquez, B. Painter, and T. Altan.
41 42
KHUÔN DẬP TRÊN MÁY BÚA
Lắp khuôn hở trên máy búa
- Dập khối trên máy búa linh hoạt hơn dập trên máy ép cơ khí vì máy búa có hành trình thay đổi, tránh được hiện tượng quá tải và kẹt máy.
- Kích thước chiều ngang được đảm bảo, chiều cao sản phẩm thường không chính xác -> do kích thước phôi
1- Bệ đe 2- Thanh chêm bệ đe 3- Bệ đe phụ/ tấm ghép 4- Thanh chêm khuôn dưới 5- Khuôn dưới 6- Khuôn trên 7- Thanh chêm khuôn trên 8- Đầu búa trên 9- Con chốt trên 10- Con chốt dưới
- Với khuôn dập khối hở thì vật dập luôn có vành biên -> cần thiết có các nguyên công tinh chỉnh và cắt biên. Máy dập + Khuôn + Phôi+ Chế độ nhiệt => Sản phẩm dập
43 44
2.4.2 MẶT PHÂN KHUÔN
MẶT PHÂN KHUÔN VỚI CÁC VẬT RÈN ĐƠN GIẢN
Mặt phân khuôn phân chia khuôn thành 2 nửa khuôn trên và khuôn dưới; thuận lợi cho quá trình điền đầy kim loại, đặt phôi và lấy vật dập ra khỏi khuôn. (xem hình trang sau) (cid:153) Mặt phân khuôn có thể phẳng hoặc gấp khúc. (cid:153) Vật dập là hình khối không gian đơn giản thì có thể chọn tối ưu: tháo lắp, hướng thớ... (cid:153) Vật dập phức tạp thì có thể thêm lượng thêm kim loại để có thể lấy vật dập. (cid:153) Hình dáng vật dập phụ thuộc vào mặt phân khuôn.
45 46
CHỌN MẶT PHÂN KHUÔN THEO TỈ SỐ H/D
SỰ PHÂN BỐ THỚ KL theo MẶT PHÂN KHUÔN
- H/D nhỏ thì nên chọn phương án b - H>>D thì nên chọn theo phương án c
Chi tiết dạng con chốt hay bị cắt đứt tại tiết diện a-a, nên chọn mặt phân khuôn I-I cho tổ chức hướng thớ liên tục. Phương án a thì góc nghiêng lòng khuôn nhỏ, tiết kiệm kim loại.
47 48
2.4.3 VÀNH BIÊN và RÃNH THOÁT BIÊN
Kết cấu khuôn cắt biên và đột màng ngăn lỗ
VÀNH BIÊN là phần kim loại thừa bao quanh vật
dập.
- Khóa cửa khuôn ở giai đoạn cuối quá trình dập - Tăng trở lực biến dạng để kim loại điền đầy các hốc
hẹp, rãnh sâu trong lòng khuôn.
- Vành biên được cắt bởi các nguyên công sau dập
49 50
B. RÃNH THOÁT BIÊN
Các loại rãnh thoát biên
RÃNH THOÁT BIÊN gồm cầu vành biên a và túi
chứa kim loại b
Kích thước h đóng vai trò quan trọng trong việc điền
đầy kim loại và hình thành vành biên.
51 52
Các giai đoạn hình thành vành biên
2.4.4 GÓC NGHIÊNG THÀNH LÒNG KHUÔN
Mục đích:
1
2
3
Sau khi dập do lực ma sát giữa vật dập và thành lòng khuôn tại các mặt tiếp xúc, cho nên nếu ta làm các thành lòng khuôn đứng thì vật dập sẽ dính chặt vào lòng khuôn, không lấy ra được, hoặc trong trường hợp dùng cần đẩy mà lực ma sát rất lớn thì lực cũng lớn.
a)Vành biên quá lớn
b)Vành biên hợp lý
Xem góc nghiêng
54 53
A. Cách chọn góc nghiêng
- Khi vËt dËp dÝnh ë nöa khu«n d−íi, ®Ó th¸o gì chØ cÇn ®Ëp m¹nh thªm mét lÇn lμ cã thÓ lÊy ®−îc s¶n phÈm.
- §Æc biÖt nguy hiÓm khi vËt dËp dÝnh ë nöa khu«n trªn, cã thÓ g©y vì khu«n, gÉy c¸n bóa hoÆc v¨ng vμo c«ng nh©n g©y tai n¹n.
- §Ó kh¾c phôc, khi chÕ t¹o khu«n th−êng lμm gãc nghiªng ë nöa khu«n trªn lín h¬n gãc nghiªng ë nöa khu«n d−íi.
- Các khuôn hở dập trên máy búa: lòng khuôn với một góc nghiêng nhất định (khoảng 5÷100 ) - Đối với các khuôn dập có dùng cần đẩy ( khả năng này rất khó thực hiện trên máy búa ) thì có thể giảm góc nghiêng thành lòng khuôn đi vài ba độ. - Độ sâu tương đối của các lòng khuôn càng lớn thì góc nghiêng thành lòng khuôn càng lớn. - Vật dập như nhau nhiệt độ phôi dập càng cao thì góc nghiêng thành lòng khuôn càng lớn. - Nếu dùng chất bôi trơn tốt thì không những làm giảm hệ số ma sát mà còn làm giảm áp lực pháp tuyến.
55 56
B. Điều kiện để vật dập tự thoát ra khỏi lòng khuôn
Phân tích lực tác dụng lên phôi
Coi tæng hîp c¸c lùc t¸c dông lªn vËt dËp lμ Q th×
Q = -Tcosα + Psinα = P(sinα - μcosα)
Q
α
T = μ.P ( theo ®Þnh luËt Coulomb)
Sau nh¸t ®Ëp cuèi cïng, trªn bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a vËt dËp vμ lßng khu«n tån t¹i c¸c thμnh phÇn lùc:
P
T
§Ó vËt dËp tù ®Èy ra khái lßng khu«n th× hîp lùc Q ph¶I lín h¬n kh«ng (chiÒu d−¬ng)
- P t¸c dông vu«ng gãc bÒ mÆt vËt dËp.
α
Q > = 0
- Gäi ma s¸t tiÕp xóc tæng céng lμ T, gãc nghiªng thμnh lßng khu«n lμ α, hÖ sè ma s¸t μ
(sinα - μcosα) >=0
tgα >= μ
57 58
Vùng giá trị của góc nghiêng
I
+ Gãc nghiªng ngoμi: ë mÆt tiÕp xóc gi÷a vËt dËp vμ lßng khu«n mμ khi kim lo¹i nguéi ®i sÏ t¹o ra khe hë.
II
tgα > μ
+ Gãc nghiªng trong: lμ gãc nghiªng ë c¸c mÆt tiÕp xóc mμ khi kim lo¹i nguéi ®i sÏ t¹o ra ®é c¨ng.
α1 < α2
Vùng II đảm bảo điều kiện vật dập tự đẩy ra khỏi khuôn sau nhát đập thêm
59 60
2.4.5 BÁN KÍNH GÓC LƯỢN
Cách chọn bán kính góc lượn
B¸n kÝnh gãc l−în
- B¸n kÝnh gãc l−în trong R
- B¸n kÝnh gãc l−în ngoμi r
Th«ng th−êng r = 1 ÷ 6mm
R = 3 ÷ 15mm
h/b < 2 r = 0.05h + 0.5;
R = 2.5r + 0.5
h/b = 2 ÷ 4 r = 0.06h + 0.5;
R = 3.0r + 0.5
- Là yếu tố công nghệ không tránh khỏi trong gia công cơ khí. Bán kính lượn càng nhỏ mức độ gia công càng khó. - Bán kính lượn lớn hay nhỏ sẽ tạo thuận lợi hay khó khăn khi điền đầy kim loại. - Bán kính góc lượn giảm tập trung ứng suất. - Bán kính lượn trên dụng cụ (chày,cối) luôn nhỏ hơn hoặc bằng bán kính lượn trên phôi.
h/b > 4 r = 0.07h + 0.5;
R = 3.5r + 0.5
61 62
2.4.6 LỖ CHƯA THẤU VÀ MÀNG NGĂN LỖ
Chiều sâu tối đa của lỗ chưa thấu
• Lỗ chưa thấu: thay hoặc giảm tải cho n/c đột lỗ
Chiều sâu tối đa hmax của lỗ chưa thấu có thể dập trên máy búa được tính theo công thức kinh nghiệm sau:
h
=
max
< 0,8D
5,0 D 75,2).
cos(
4 α
σ
tb )(
σb(t) – Giới hạn bền của kim loại ở nhiệt độ biến dạng D - Đường kính lỗ . α - Góc nghiêng thành lòng khuôn
• Màng ngăn lỗ: Phần kim loại công nghệ còn lại trong lỗ sau khi dập
63 64
Chiều dày màng ngăn lỗ
2.4.7 LÒNG KHUÔN TINH
Lòng khuôn tinh: - lòng khuôn cuối cùng, - có hình dáng gần nhất với vật dập.
Khi cần dập chi tiết có màng ngăn lỗ thì chiều dầy màng cũng phải tính toán sao cho hợp lý. Nếu qúa dầy thì tốn kim loại, tốn lực đột màng ngăn lỗ. Nếu quá mỏng thì dễ hỏng khuôn (dấu khuôn) tốn năng lượng khi dập. Có thể tính chiều dày màng ngăn lỗ theo công thức kinh nghiệm sâu đây:
a) Bản vẽ vật dập b) Hình dạng sau khi duỗi thẳng của vật dập c) Các bước dập d) Khuôn dưới e) Lòng khuôn ép tụ
a
45,0
D
25,0
h
6,0
h
mm
=
−
5 +−
65 66
CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀN ĐẦY LÒNG KHUÔN
CÁC GĐ QUÁ TRÌNH ĐIỀN ĐẦY LÒNG KHUÔN
Giai đoạn 1: Chồn tự do, từ chiều cao ban đầu đến khi phôi tiếp xúc vào các thành bên. Chiều cao phôi giảm lượng ΔH1. Áp lực đơn vị thấp, chủ yếu là áp lực p và áp lực do lực ma sát bề mặt gây ra mp.
a) Chồn b,c) Chồn, đột
lỗ
d) Chồn phôi
Giai đoạn 2: Chồn+Ép chảy, từ khi kim loại tiếp xúc thành bên đến khi cầu vành biên bắt đầu bị đóng kín. Chiều cao phôi giảm đi 1 lượng ΔH2. Ngoài các áp lực p,mp còn có áp lực trên thành bên q và mq lực ma sát do q gây ra.
cao e) Ép chảy f) Chồn, đột, ép
chảy
Giai đoạn 3: Chồn+Ép chảy, kim loại điền đầy các góc lượn và chảy qua cầu vành biên. Các thành phần lực masat thành bên mp, mq ko còn mặc dù vẫn có áp lực bên q, do ko có sự chuyển dịch của lớp kim loại bề mặt. Thêm vào đó là áp lực tại cầu vành biên c và ma sát mc. Do đó lực dập tăng nhanh. ΔH3 nhỏ hơn ΔH1 ΔH2
Giai đoạn 4: Đẩy nốt phần kim loại thừa ra vành biên. Thành phần lực gần giống GDD3 và tăng rất nhanh.
67 68
Mô phỏng QUÁ TRÌNH ĐIỀN ĐẦY LÒNG KHUÔN
2.4.8 LÒNG KHUÔN THÔ
- Lòng khuôn thô có nhiệm vụ làm giảm nhiệm vụ cường độ làm việc của lòng khuôn tinh, do đó tăng tuổi thọ của các lòng khuôn tinh. - Phôi dập qua lòng khuôn thô có hình dáng gần giống vật dập, có một lớp ba via được tạo ra từ khe hở giữa hai mặt biên
Vị trí các lòngkhuôn
70 69
ĐẶC ĐIỂM LÒNG KHUÔN THÔ
ĐẶC ĐIỂM LÒNG KHUÔN THÔ
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 thành lòng khuôn thô có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn góc nghiêng thành lòng khuôn tinh. Nếu cần tạo gân hoặc một chỗ lồi cao thì ta nên tạo hình theo phương pháp ép chảy.
Cấu tạo lòng khuôn thô gần giống lòng khuôn tinh nhưng có những điểm khác sau đây. 1. Các bán kính góc lượn lòng khuôn thô lớn hơn ở lòng khuôn tinh. 2. Lòng khuôn thô 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 .
72 71
Vật dập trên lòng khuôn thô và tinh
- chiều dày lớp ba via sau khi dập qua lòng khuôn thô là ht - chiều dày cầu vành biên lòng khuôn tinh là h - chiều sâu của túi chứa kim loại ở rãnh thoát biên là H
h < ht - Nửa trái: vật dập lòng khuôn thô
- Nửa phải: vật dập lòng khuôn tinh 73 74 - Chuẩn bị phôi dập bằng máy chuyên dùng: máy cán chu kỳ, rèn cán.. - Phôi cán định hình, chu kỳ..
- Phôi đúc C ®å
thÞ
X¸c
®Þnh
C¸c
n.C
ChuÈn
bÞ Vuèt+Ðp tô Ðp
Tô
kÝn nÐn 75 76 -Vật dập dọc là các vật dập được dập theo chiều dọc
trục phôi. Thường là các vật dập ngắn , tròn xoay như
bánh răng , bánh đà , bánh đai...
-Nguyên công chuẩn bị chủ yếu cho vật dập dọc
thường chỉ là chồn 77 78 -Vật dập dài là các vật dập được dập theo chiều vuông
góc trục phôi. a) Chồn
b) Vuốt
c) Ép chảy 79 80 a) b) c) 81 82 - Đối với các vật dập dọc thì phôi phải thỏa mãn điều
kiện khi chồn: H0 < 2,5 D0 tránh hiện tượng mất ổn
định. - Lượng biến dạng khi chồn chuẩn bị trước khi đưa
vào dập nên trong khoảng: 25%÷50%. - 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 - Tính đến mức độ phình trống để thuận lợi cho biến
dạng trong khuôn dập. 83 84 -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= 1/2 tương ứng với các tiết diện ngang. 1,13.Fgd Khi đã có thể tích phôi thì phải chọn phôi đảm bảo yêu cầu: F F F = 2+ gd vd vb L0max = Lvd và D0max = Dghmax – đường kính quy đổi tại tiết diện ngang lớn nhất của Fvd - Diện tích tiết diện ngang của vật dập
Fvb - Diện tích tiết diện ngang của một phía vành biên . vật dập. 85 86 - Giản đồ đường kính là đồ thị phụ thuộc giữa độ dài và
các giá trị Dgđ tương ứng.
- Nếu phôi được chuẩn bị theo đúng với giản đồ đường
kính thì khi dập các phần tử kim loại chỉ phải biến dạng
theo chiều vuông góc với trục phôi, nghĩa là kim loại
được dịch chuyển trong quá trình dập theo các đường
vuông góc ngắn nhất. Loại bỏ hẳn các thành phần dịch
chuyển dọc trục. 87 88 - 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 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 100 1 §u«i dÉn h−íng phô
2 B¸nh r¨ng nhá
3 B¸nh r¨ng lín vμ ly hîp ma s¸t
4 §Çu tr−ît
5 Chªm bμn m¸y
6 Phanh
7 B¸nh ®μ
8 Phanh b¸nh ®μ
9 C¬ cÊu c©n b»ng 101 102 - §−îc sö dông réng r·i trong s¶n xuÊt hμng lo¹t lín vμ hμng khèi. -ThÝch hîp cho tù ®éng ho¸ vμ c¬ khÝ ho¸. - ChiÒu dμi hμnh tr×nh m¸y cè ®Þnh, cho phÐp thao t¸c lÖch t©m nh−ng kh«ng thÓ dËp nhiÒu
lÇn mét vËt dËp trªn mét lßng khu«n. - HiÖu suÊt lμm viÖc cao (2 lần so với máy búa). - N¨ng suÊt lao ®éng cao ( vì mỗi nhát dập là một chi tiết trong khi với máy búa thì một sản phẩm
phải dập trên nhiều lòng khuôn). - §é chÝnh x¸c vËt dËp cao h¬n so víi dËp trªn m¸y bóa. Dung sai cña vËt dËp cã thÓ ®¹t tíi
0.2 – 0.5mm (®èi víi m¸y bóa lμ 0.8 – 1mm). - HÖ sè sö dông kim lo¹i cao h¬n v× cã thÓ gi¶m l−îng thªm vμ l−îng d− do khu«n dËp trªn
m¸y Ðp trôc khuûu cã thÓ sö dông cÇn ®Èy. - §iÒu kiÖn lμm viÖc cña c«ng nh©n tèt h¬n. - Gi¸ thμnh s¶n phÈm h¹, do tiÕt kiÖm kim lo¹i. 103 104 - Gi¸ thμnh ®Çu t− lín. - §å thÞ liªn hÖ gi÷a hμnh tr×nh ®Çu tr−ît vμ thêi gian lμ mét ®−êng cong cøng. - M¸y th−êng bÞ kÑt ë ®iÓm chÕt d−íi. - Víi mçi lßng khu«n, chØ tån t¹i mét møc ®é biÕn d¹ng nhÊt ®Þnh. - Kh«ng cã r·nh ®u«i Ðn g¸ l¾p khu«n. - §é chÝnh x¸c cña vËt dËp trong kho¶ng 0.2 ÷ 0.5mm - Hμnh tr×nh nhá. - BiÕn d¹ng ®μn håi khung th©n m¸y - Tèc ®é biÕn d¹ng ë thêi ®iÓm biÕn d¹ng ≅ 0.5 ÷ 0.8m/s, (với m¸y bóa ®¬n
®éng:5 ÷ 6m/s) - Tốc độ chậm hơn máy búa (0,5-1,5 m/s) - Tèc ®é biÕn d¹ng thÊp t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh ®iÒn ®Çy lßng khu«n tèt h¬n. DËp trªn m¸y Ðp BiÕn d¹ng ®μn håi cña m¸y Ðp vμ ý nghÜa 105 106 - Khi lμm viÖc, do ®Æc ®iÓm kÕt cÊu, c¸c chi tiÕt cña m¸y bÞ biÕn d¹ng ®μn håi (trôc khuûu bÞ
uèn, tay biªn vμ ®Çu tr−ît bÞ nÐn, th©n m¸y chÞu uèn vμ kÐo…). - L−îng biÕn d¹ng ®μn håi phô thuéc vμo trë lùc biÕn d¹ng trong lßng khu«n, nhiÖt ®é nung
vμ thÓ tÝch ph«i. Cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: Δt = Hn + at - HT m.bóa trong ®ã:+ Hn: chiÒu cao vËt dËp sau khi nguéi. + at: l−îng co ngãt kÝch th−íc sau khi nguéi cña vËt dËp.
+ HT: chiÒu cao vËt dËp theo thiÕt kÕ m.e.t.k - Do ®ã, khi ®iÒu chØnh khu«n lóc kh«ng cã vËt rÌn nÕu ®Ó kho¶ng c¸ch gi÷a hai mÆt ph©n
khu«n b»ng chiÒu cao vμnh biªn th× sÏ nhËn ®−îc vËp dËp cã chiÒu cao lín h¬n tÝnh to¸n. - Khi ®iÒu chØnh khu«n, ph¶i chÕ t¹o d−ìng cã chiÒu cao b»ng chiÒu cao vμnh biªn sau ®ã
®Æt lªn cÇu vμnh biªn, h¹ ®Çu tr−ît ®i xuèng ®Ó nöa khu«n trªn vμ d−íi c¸ch nhau mét
kho¶ng b»ng kÝch th−íc cña d−ìng. 107 108 §Æc ®iÓm KÕt cÊu khu«n Khuôn trên máy búa - Cã thÓ chÕ t¹o tõ khèi thÐp nguyªn hoÆc sö dông kÕt cÊu ghÐp. Khu«n trªn METK dập nóng
(kh«ng cã mÆt g−¬ng) - Do bμn m¸y cña m¸y Ðp trôc khuûu dËp nãng kh«ng cã r·nh mang c¸, ph¶i thiÕt kÕ ®Õ
khu«n phô cã r·nh mang c¸ ®Ó g¸ khu«n. KiÓu 2: - Trªn m¸y Ðp cã hÖ thèng ®Èy s¶n phÈm do ®ã gãc nghiªng thμnh lßng khu«n trªn
METK nhá h¬n gãc nghiªng thμnh lßng khu«n trªn m¸y bóa 1o ÷ 3o. Cã thÓ ®Èy t¹i mét
hoÆc nhiÒu vÞ trÝ tuú thuéc vμo h×nh d¹ng vμ kÝch th−íc cña chi tiÕt. KÕt cÊu ®Èy cã thÓ bè
trÝ ë khu«n trªn hoÆc khu«n d−íi hoÆc ®ång thêi ë c¶ hai nöa khu«n. KiÓu 1: th«ng
dông - NÕu vËt dËp cã chiÒu cao lín th× ph¶i dïng c¬ cÊu ®Èy kiÓu thuû lùc hoÆc khÝ nÐn. - Trªn METK cã thÓ dïng khu«n tæ hîp (nhiÒu khu«n trªn mét khèi khu«n) - Do METK cã hμnh tr×nh cøng nªn trong kÕt cÊu khu«n ph¶i cã c¬ cÊu chèng qu¸ t¶i
khu«n vμ m¸y. KiÓu 4 KiÓu 3 109 110 Kích thước rãnh thoát biên 111 112 113 114 115 116 • Lực cỡ nhỏ do kết cấu máy (~1000T) • Không cho phép dập lệch tâm lớn 117 118 1. Đầu trượt chính 2. Cữ phôi 3. Nửa cối tĩnh 4. Nửa cối động 12.04.2010 Hμ néi 120 119 120 Hµ néi 121 122 123 124 3 loại chính:
- Ép chảy thuận
- Ép chảy ngược
- Ép chảy ngang 125 126 Phần mền hỗ trợ cho việc thiết kế và mô phỏng: - AutoCAD - Solidwork: thiết kế 3D - Catia V5: thiết kế, tính toán - Ansys: thiết kế, tính toán, mô phỏng 127 1282.4.9 CÁC NGUYÊN CÔNG CHUẨN BỊ
Ðp
tô
Hë
Kh«ng
2.4.9.1 NGUYÊN CÔNG CHUẨN BỊ VẬT DẬP DỌC
Khối khuôn ghép 2 lòng khuôn
Lòng khuôn tinh
Lòng khuôn chồn
Rãnh thoát biên
Khuôn dập phôi
bánh răng
N/c chuẩn bị vật dập dọc
2.4.9.2 NGUYÊN CÔNG CHUẨN BỊ VẬT DẬP DÀI
Các nguyên công chuẩn bị chính gồm:
- Vuốt: phôi ngắn hơn vật dập
- Ép tụ: độ dài phôi bằng vật dập
- Uốn: đường trục phôi bị uốn
- Thắt: tạo phình nhỏ
- Thành hình: phôi dập không đối xứng
CÁC LÒNG KHUÔN CHUẨN BỊ
CÁC LÒNG KHUÔN CHUẨN BỊ
- VUỐT (a)
- ÉP TỤ (b)
- UỐN (c)
UỐN
THÀNH HÌNH
2.4.10 TÍNH THỂ TÍCH PHÔI DẬP
2.4.10.1 VẬT DẬP DỌC (NGẮN)
Thể tích phôi:
VPh = k ( VVd + VPL )
2.4.10.2 VẬT DẬP DÀI (DẬP NGANG)
2.4.10.3 GiẢN ĐỒ ĐƯỜNG KÍNH VẬT DẬP
Phế liệu trong công thức ở trên gồm:
VPl = VVb + Vch + Vmn + Vm
• VVb: Thể tích vành biên
• Vch: Thể tích chuôi kẹp kìm
• Vmn: Thể tích mạch nối chi tiết (dập chùm)
• Vm: Thể tích màng ngăn lỗ (nếu có lỗ chưa thấu)
Tính chính xác phôi gồm cả vành biên:
CÁC BƯỚC XÂY DỰNG GĐ ĐƯỜNG KÍNH
Các phương án chọn phôi theo GDĐK
Xây dựng GDĐK
2.4.11 DẬP KHỐI KHUÔN KÍN TRÊN MÁY BÚA
DẬP KHỐI KHUÔN KÍN TRÊN MÁY BÚA
DẬP KHỐI KHUÔN KÍN TRÊN MÁY BÚA
DẬP KHỐI KHUÔN KÍN TRÊN MÁY BÚA
Lòng khuôn sâu hơn được bố trí ở lòng
khuôn dưới
DẬP KHỐI KHUÔN KÍN TRÊN MÁY BÚA
a) Khuôn hở
VÍ DỤ TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ DẬP KHỐI
PHÔI BÁNH RĂNG
b) Khuôn kín
Khuôn một lòng khuôn
Kết cấu khối khuôn hở
Dập phôi đĩa xích
Mặt dưới
Mặt trên
Lắp khuôn
Animation of forgin hammer
Quá
trình
dập
thực
hiện
như
thế
nào?
2.5 DẬP KHỐI TRÊN
MÁY ÉP
2.5.1 S¬ ®å m¸y Ðp trôc khuûu dËp nãng
9
DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP
2.5.1 Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng
2.5.2 Dập khối trên máy ép Vít ma sát
2.5.3 Dập khối trên máy rèn ngang
2.5.4 Dập khối trên máy ép thủy lực (Ép chảy)
2.5.5 Các máy chuyên dùng…
2.5.1 Dập khối trên máy ép
¦u ®iÓm cña m¸y Ðp trôc khuûu so víi m¸y bóa
Máy ép trục khuỷu dập nóng
- Nh−îc ®iÓm khi dập trên máy ép trục khuỷu dập nóng
2. §Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh dËp trªn m¸y Ðp trôc khuûu dËp nãng
So s¸nh tèc ®é ®Çu bóa khi dËp trªn METK vμ MB
Rãnh thoát biên trên máy ép
Cơ cấu đẩy
Kết cấu bàn máy
2.5.2 DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP VÍT – MASAT
Khuôn kín dập trên máy ép
Nguyên lý hoạt động
Ảnh máy thực (63T)
Vit cung điện Stato
Vị trí túi chứa kim loại thừa
DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP VÍT – MASAT
DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP VÍT – MASAT
• Đặc điểm gần giống máy búa, kết cấu bàn máy
và phần rơi.
• Hành trình dập không cố định (mềm), hành trình
dập lớn hơn METK.
• Tốc độ đầu búa 3- 4 m/s, chậm hơn máy búa 2
lần, lớn hơn METK (<1m/s)
Khuôn dập trên máy ép Vít ma sát
DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP VÍT – MASAT
2.5.3 DẬP KHỐI TRÊN MÁY RÈN NGANG
DẬP KHỐI TRÊN MÁY RÈN NGANG
DẬP KHỐI TRÊN MÁY RÈN NGANG
DẬP KHỐI TRÊN MÁY RÈN NGANG
2.5.4 ÉP CHẢY
DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP THUỶ LỰC – ÉP CHẢY
DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP THUỶ LỰC – ÉP CHẢY
Phân loại
Khuôn thực
nghiệm ép
chảy thuận
Công cụ
Thanks for your attention !
