Bài giảng Công nghệ chế tạo phôi - Chương V: Gia công kim loại bằng áp lực

Chương V

Gia công kim loꢀi bꢁng ꢂp lꢃc

1

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

§1. Giới thiệu chung về gia công kim loꢀi bꢁng ꢂp lꢃc

1.1 Thực chất

Gia công kim loꢀi bꢁng ꢂp lực lꢃ mꢄt trong nhꢅng phương phꢂp cơ bꢆn đꢇ

chꢈ tꢀo cꢂc chi tiꢈt mꢂy vꢃ cꢂc sꢆn phꢉm kim loꢀi, thực hiꢊn bꢁng cꢂch dꢋng

ngoꢀi lực tꢂc dꢌng nên kim loꢀi ꢍ trꢀng thꢂi nꢎng hoꢏc nguꢄi lꢃm cho kim loꢀi

đꢀt đꢈn quꢂ giꢐi hꢀn đꢃn hꢑi vꢃ bꢒ biꢈn dꢀng dꢓo, kꢈt quꢆ sꢔ lꢃm thay đꢕi hꢖnh

dꢂng ban đꢗu cꢘa vꢙt thꢇ kim loꢀi mꢃ không phꢂ huꢚ tꢛnh liên tꢌc vꢃ đꢄ bꢜn

cꢘa chꢝng.

1.2 Đꢏc điꢇm

-Kim loꢀi đưꢞc gia công ꢍ thꢇ rꢟn, sau khi gia công không nhꢅng thay đꢕi hꢖnh

dꢂng, kꢛch thưꢐc ban đꢗu cꢘa vꢙt mꢃ cꢠn thay đꢕi cꢆ cơ, lꢡ, hoꢂ tꢛnh cꢘa kim

loꢀi.

-Vꢐi cꢂc phương phꢂp dꢙp thꢇ tꢛch , dꢙp tấm chꢛnh xꢂc cꢎ thꢇ chꢈ tꢀo đưꢞc cꢂc

sꢆn phꢉm cꢎ đꢄ chꢛnh xꢂc cao không cꢗn phꢆi qua gia công cꢟt gꢢt sau khi rꢣn

rꢙp, nhꢤ đꢎ giꢆm hao phꢛ kim loꢀi vꢃ thꢤi gian gia công...

2

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

1.3 Phân loꢀi

+ Theo luyꢊn kim gꢑm:

- Cꢂn kim loꢀi

3

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

- KÐo kim lo¹i

4

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

- p kim lo¹i

5

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

+ Theo luyꢊn c¬ khÝ gꢑm:

- RÌn tù do.

RÌn tù do lµ mét ph¬ng ph¸p gia c«ng ¸p lùc ®Ó chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm cã

h×nh d¸ng, kÝch thíc vµ ®é chÝnh x¸c theo yªu cÇu ®Þnh tríc nhê sù biÕn d¹ng

tù do dÇn dÇn vÒ c¸c híng

6

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

-DËp thÓ tÝch.

DËp thÓ tÝch, hay cßn gäi lµ dËp, lµ ph¬ng ph¸p gia c«ng ¸p lùc trong ®ã

kim lo¹i bÞ biÕn d¹ng vµ ®iÒn ®Çy vµo khoang rçng cña mét dông cô gäi lµ

khu«n dËp. Khoang rçng ®îc gäi lµ lßng khu«n. Sù biÕn d¹ng kim lo¹i bÞ giíi

h¹n trong lßng khu«n; kÕt thóc qu¸ tr×nh dËp kim lo¹i sÏ ®iÒn ®Çy kÝn lßng

khu«n vµ s¶n phÈm (vËt dËp) nhËn ®îc cã kÝch thícvµ h×nh d¹ng gièng nh h×nh

d¸ng vµ kÝch thíc cña lßng khu«n.

7

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

-DËp tÊm.

DËp tÊm lµ mét trong nh÷ng ph¬ng ph¸p gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc, bao

gåm nhiÒu quy tr×nh c«ng nghÖ lµm biÕn d¹ng dÎo cìng bøc c¸c tÊm ph«i kim

lo¹i, t¹o nhiÒu lo¹i s¶n phÈm kh¸c nhau

8

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

§2. Sù biÕn d¹ng dÎo cña kim lo¹i.

1. Kh¸i niÖm biÕn d¹ng dÎo kim lo¹i.

1.1. Ngoꢀi lꢁc vꢂ nꢃi lꢁc trong gia công kim loꢀi bꢄng ꢅp lꢁc.

a. Ngoꢀi lꢁc. Trong quꢂ trꢖnh gia công ꢂp lực, ngoꢀi lực cꢎ thꢇ chia ra thꢃnh

mấy loꢀi như sau.

- Lꢃc tꢂc dꢄng chꢅnh. lꢃ lực sinh ra cꢘa thiꢈt bꢒ thông qua đꢗu bꢝa, khuôn

rꢣn, … lꢃm cho kim loꢀi biꢈn dꢀng, khꢂc vꢐi trong cơ hꢢc vꢙt rꢟn ꢍ đây cꢗn

chꢝ ꢡ đꢈn điꢇm tꢂc dꢌng lực.

- Phꢆn lꢃc. Thưꢤng sinh ra trên bꢄ phꢙn cꢥ đꢒnh cꢘa thiꢈt bꢒ, phꢆn lực luôn

vuông gꢎc vꢐi mꢏt tựa vꢃ ngưꢞc chiꢜu vꢐi lực tꢂc dꢌng chꢛnh, Khi tꢛnh phꢆn

lực cꢗn chꢝ ꢡ đꢈn lực ma sꢂt sinh ra giꢅa dꢌng cꢌ vꢃ kim loꢀi, chiꢜu cꢘa lực

ma sꢂt ngưꢞc vꢐi hưꢐng di đꢄng trong kim loꢀi.

- Lꢃc quꢂn tꢅnh. Trong quꢂ trꢖnh biꢈn dꢀng cꢂc phꢗn tꢦ cꢘa vꢙt thꢇ biꢈn dꢀng

không đꢜu nhau nên tꢥc đꢄ chuyꢇn đꢄng cꢘa chꢝng cꢧng không đꢜu vꢃ sinh ra

lực quꢂn tꢛnh.

9

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

b. Nꢃi lꢁc.

- Nꢄi lực sinh ra trong vꢙt thꢇ trong khi gia công vꢃ tꢑn tꢀi trong vꢙt thꢇ sau

khi gia công, nꢄi lực nꢃy cꢗn bꢁng vꢐi nhau nhưng gây cho vꢙt thꢇ mꢄt ꢨng

suất bên trong, nꢈu ꢨng suất nꢃy vưꢞt quꢂ giꢐi hꢀn bꢜn sꢔ gây nꢨt nꢓ.

- Nguyên nhân. Do nung nꢎng không đꢜu, lực tꢂc dꢌng không đꢜu, sự biꢈn

dꢀng giꢅa cꢂc bꢄ phꢙn không đꢜu, tꢕ chꢨc kim loꢀi thay đꢕi, … Nꢎi chung nꢄi

lực không cꢎ lꢞi cho nên sau khi gia công cꢗn tꢖm cꢂch khꢦ bꢩ.

10

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

1.2 Biꢆn dꢀng dꢇo cꢈa kim loꢀi.

- Quan hÖ cña lùc kÐo vµ biÕn d¹ng khi kÐo vËt liÖu dÎo

11

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

2. ¶nh hëng cña gia c«ng ¸p lùc ®Õn tæ chøc vµ tÝnh chÊt cña kim lo¹i.

2.1. ¶nh hëng ®Õn tæ chøc

* ¶nh hëng ®èi víi tæ chøc h¹t

Trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng lu«n xÈy ra hiÖn tîng biÕn cøng vµ biÕn mÒm.

Tèc ®é cña hai qu¸ tr×nh nµy phô thuéc vµo tèc ®é vµ nhiÖt ®é biÕn d¹ng, tr¹ng

th¸i tæ chøc cña kim lo¹i tríc khi gia c«ng ..., khi c¸c ®iÒu kiÖn nµy thay ®æi th×

tæ chøc kim lo¹i thu ®îc sau khi biÕn d¹ng còng kh¸c nhau. NhiÖt ®é ngõng

biÕn d¹ng sau khi gia c«ng (biÕn d¹ng) nãng cµng cao th× ®é h¹t cña kim lo¹i

cµng lín

KÝch thíc h¹t

NhiÖt ®é

12

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

Quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é, møc ®é biÕn d¹ng vµ ®é lín h¹t tinh thÓ

13

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

- Ngoµi nhiÖt ®é vµ møc ®é biÕn d¹ng, ®é lín cña h¹t tríc khi biÕn d¹ng vµ ma

s¸t còng ¶nh hëng ®Õn ®é h¹t cña kim lo¹i sau khi biÕn d¹ng. §é lín cña h¹t

ban ®Çu nhá vµ ®Òu, hÖ sè ma s¸t cµng nhá th× tæ chøc kim lo¹i sau khi gia

c«ng sÏ cã ®é h¹t nhá mÞn vµ ngîc l¹i.

14

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

* ¶nh hëng ®èi víi tæ chøc kim lo¹i ®óc

Tæ chøc kim lo¹i ®óc lµ tæ chøc kÕt tinh d¹ng nh¸nh c©y vµ do nhiÒu

nguyªn nh©n thêng khã ®¶m b¶o sù ®ång ®Òu cña tæ chøc, sù tån t¹i c¸c khuyÕt

tËt nh rç co, rç khÝ, lâm co ... lµ ®iÒu khã tr¸nh. Nhê biÕn d¹ng nãng cã thÓ trõ

bá ®îc c¸c khuyÕt tËt kÓ trªn, t¨ng ®é mÞn chÆt vµ c¶i thiÖn c¬ tÝnh cña kim

lo¹i.

H×nh d¹ng c¸c h¹t sau khi biÕn d¹ng nãng còng thay ®æi râ rÖt. Víi møc ®é

biÕn d¹ng rÊt lín cña biÕn d¹ng nãng, c¸c h¹t kim lo¹i sÏ bÞ xoay vÒ mét híng

thèng nhÊt vµ bÞ kÐo dµi cïng c¸c t¹p chÊt t¹o nªn tæ chøc thí. Sau khi kÕt tinh

l¹i c¸c h¹t kim lo¹i cã d¹ng trôc nhá mÞn, nhng qu¸ tr×nh kÕt tinh l¹i kh«ng lµm

thay ®æi ®îc sù kh«ng ®ång ®Òu vÒ thµnh phÇn ho¸ häc vµ sù kÐo dµi thµnh

tõng líp cña c¸c t¹p chÊt do qu¸ tr×nh biÕn d¹ng nãng víi møc ®é biÕn d¹ng

lín sinh ra. KÕt qu¶ lµ tæ chøc thí cña kim lo¹i vÉn tån t¹i sau khi kÕt tinh l¹i

15

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

Do tÝnh dÞ híng cña kim lo¹i cã tæ chøc thí sau khi gia c«ng ¸p lùc nªn khi

thiÕt kÕ chi tiÕt vµ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o chi tiÕt ®ã cÇn ph¶i bè trÝ thí

- Chi tiÕt chÞu øng suÊt c¾t th× bè trÝ mÆt ph¼ng øng suÊt c¾t vu«ng gãc víi ph-

¬ng cña thí.

- Chi tiÕt chÞu øng suÊt kÐo th× bè trÝ ph¬ng cña lùc kÐo trïng víi ph¬ng cña

thí.

- Tr¸nh c¾t ®øt thí khi gia c«ng mµ nªn t×m c¸ch uèn c¸c thí theo ®êng bao

quanh cña chi tiÕt.

c¸c chi tiÕt m¸y.

16

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

17

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

2.2. ¶nh hëng ®Õn tÝnh chÊt cña kim lo¹i

* Sù thay ®æi tÝnh chÊt kim lo¹i khi biÕn d¹ng nguéi

Khi biÕn d¹ng nguéi thêng x¶y ra hiÖn tîng biÕn cøng lµm cho ®é bÒn, ®é

cøng cña kim lo¹i t¨ng lªn, cßn ®é dÎo vµ ®é dai va ch¹m gi¶m ®i. Møc ®é

biÕn d¹ng t¨ng th× c¸c yÕu tè trªn còng t¨ng, gi¶m theo. VÝ dô ®èi víi ®ång

®Õn 449 N/mm²trong tr¹ng th¸i biÕn cøng m¹nh. Trong nh÷ng trêng hîp ®Æc

biÖt biÕn d¹ng nguéi cã thÓ t¨ng giíi h¹n bÒn lªn 2  3 lÇn, giíi h¹n ch¶y lªn

®Õn 4  5 lÇn.

V× xuÊt hiÖn c¸c lç trèng nhá trong tæ chøc kim lo¹i khi biÕn d¹ng nguéi nªn

sau gia c«ng ®é dÉn nhiÖt, dÉn ®iÖn, tÝnh thÊm tõ gi¶m ®i, cßn ®é hoµ tan, lùc

tõ tÝnh vµ tõ trÔ th× t¨ng lªn. VÝ dô khi kÐo ®ång thêi víi møc biÕn d¹ng 4%

®iÖn trë suÊt t¨ng 1,5%, møc ®é biÕn d¹ng 40%, ®iÖn trë suÊt t¨ng 2%. Mét sè

kim lo¹i nh Ni, Mo, W ... cã ®iÖn trë t¨ng rÊt m¹nh sau biÕn d¹ng nguéi: Ni –

t¨ng 8%; Mo – t¨ng 18%; W – t¨ng 50%. §é dÉn nhiÖt cña ®¬n tinh thÓ

®ång sau biÕn d¹ng nguéi cã thÓ gi¶m tíi 78%.

18

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

¶nh hëng cña møc ®é biÕn d¹ng ®Õn c¬ tÝnh kim lo¹i

19

Chương V:GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

§3. Nung nãng kim lo¹i.

1. Môc ®Ých

- Nung nꢎng kim loꢀi trưꢐc khi gia công ꢂp lực nhꢁm nâng cao tꢛnh dꢓo vꢃ

giꢆm khꢆ năng chꢥng lꢀi biꢈn dꢀng cꢘa chꢝng tꢀo điꢜu kiꢊn thuꢙn tiꢊn cho biꢈn

dꢀng. Khi nung cơ tꢛnh cꢘa kim loꢀi thay đꢕi, trong mꢄt phꢀm vi nhiꢊt đꢄ xꢂc

đꢒnh đꢄ bꢜn cꢘa kim loꢀi giꢆm xuꢥng.

- Nung nꢎng kim loꢀi lꢃ mꢄt trong nhꢅng khâu quan trꢢng ꢆnh hưꢍng đꢈn

tꢛnh kinh tꢈ, kꢪ thuꢙt cꢘa sꢆn xuất. Chꢢn chꢈ đꢄ nung hꢞp lꢡ sꢔ tăng cao chất

lưꢞng sꢆn phꢉm, giꢆm hao phi kim loꢀi, giꢆm sꢨc lao đꢄng, giꢆm hao mꢠn

thiꢈt bꢒ, giꢆm giꢂ thꢃnh sꢆn phꢉm.

20