Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.1. Trục khuỷu động cơ



Hình 2.2. Chi tiết bánh răng truyền động



28



2.1.2. Đặc điểm và phân loại

Trong sơ đồ trên gù đúc thỏi đúc và các loại thép càn chu kỳ là phơi đầu vào

cho q trình rèn và dập khối. Phôi đầu vào sẽ được nung lên một nhiệt độ

thích hợp trước khi chuyển sang các ngun cơng chuẩn bị (rèn phôi) hoặc dập

trong khuôn. Tại đây kim loại sẽ được tạo hình theo yêu cầu. Sau khi dập xong

phôi dập sẽ được xử lý sau dập ( cắt biên, xử lý nhiệt…) và tiến hành các

nguyên công gia công cơ nếu cần thiết để chế tạo ra sản phẩm hồn thiện.



Hình 2.3. Sơ đồ trình tự các ngun cơng trong dập thể tích

CN DẬP TẠO HÌNH

Dập tấm



Dập tạo hình khối

Dập khối



Rèn phơi



Uốn



Dập trong khn hở



Thiết bị tạo lực

(Máy dập)



Chồn

Vuốt











Dập trong khn kín

Ép chảy





Hình 2.4. Sơ đồ phân loại dập khối



29



Phân loại theo trạng thái nhiệt độ

Dập nóng : phơi được nung nóng tới nhiệt độ gia cơng. Phương pháp này

được sử dụng rộng rãi vì ở nhiệt độ cao kim loại biến dẻo, dễ biến dạng, dễ

điền đấy lòng khn, u cầu cơng suất thiết bị khơng q cao, thiết bị và

khn dập ít bị mòn.

Dập nguội : Phơi được nung nóng đến nhiệt độ vừa phải hoặc khơng cần nung

nóng. Sự biến dạng kim loại khó khăn. Khả năng điền đầy của khn dập kém,

đòi hỏi thiết bị phải có cơng suất lớn, thiết bị và khn dập chóng mòn, có thể

xuất hiện ứng suất dư trong kim loại.

Phân loại theo kết cấu lòng khn

Dập trong khuôn hở : Đặc điểm cơ bản của dập trong khn hở là chỗ sản

phẩm của nó có vành biên bao quanh chu vi mặt phân khn. Vành biên này

có ý nghĩa công nghệ đặc và khuôn không thể thiếu nó được. Thiết bị chủ yếu

để dập bằng khn hở là máy búa và các loại máy ép.



Hình 2.5. Sơ đồ dập trong khn hở

Dập trong khn kín : là phương pháp gia cơng áp lực có thể dùng để dập

trên máy búa, máy ép và máy rèn ngang. Mặc dù dập thể tích trong khn kín

khơng có vành biên nhưng vì thể tích phơi khơng bằng nhau cho nên nhiều

trường hợp vẫn có một lượng kim loại nhỏ chảy vào các khe hở ở các mặt

phân khuôn hoặc tại khe hở giữa cần đẩy với khuôn tạo thành một lớp bavia

nhỏ có thể tích thay đổi tùy theo độ chính xác của phơi.



30



Hình 2.6. Sơ đồ dập thể tích trong khn kín

Mỗi phương pháp dập đều có ưu nhược điểm riêng của nó. Xu thế hiện nay

trong kĩ thuật người ta chú ý phát triển mạnh phương pháp dập trên khn kín

vi nó có những ưu việt cơ bản là chất lượng sản phẩm tốt, hệ số sử dụng vật

liệu rất cao so với dập trên khuôn hở. [1]

2.1.3. Ưu nhược điểm của công nghệ dập khối

a. Ưu điểm

-



Đồng thời với quá trình biến dạng dẻo của kim loại, trong quá trình dập

tạo hình khối, cấu trúc tinh thể của kim loại bị thay đổi ( thường làm

giảm độ hạt) và có thể tạo ra hướng thớ kim loại phù hợp, do đó làm cho

độ bền và độ cứng chi tiết tăng lên.



-



Quá trình dập tạo hình khối sẽ tiết kiệm được nhiều kim loại, nhất là

trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Do đó hạ được giá thành sản

phẩm.



-



Do tăng được độ bền và độ cứng nên kích thước chi tiết giảm đi, chi tiết

sẽ gọn nhẹ hơn.



-



Năng suất lao động caodo có thể cơ khí hóa và tự động hóa q trình sản

xuất.



-



Có thể chế tạo được những chi tiết có kích nhỏ đến kích thường lớn.



31



-



Nhược điểm của quá trình dập tạo hình khối



-



Hầu hết các quá trình tạo hình đều được thực hiện khi phơi ở trạng thái

nóng do vậy chất lượng bề mặt chi tiết thấp, độ chính xác khơng cao, khó

khăn cho việc cơ khí hóa và tự động hóa q trình sản xuất.



-



Do phải gia cơng với phơi ở trạng thái nóng nên cơng nhân phải làm việc

trong mơi trường nóng, độc hại, khói bụi. Khi làm việc các thiết bị

thường gây tiếng ồn lớn ảnh hưởng tới sức khỏe của người lao động.



-



Hiện nay phương pháp dập tạo hình khối với phôi ở trạng thái nguôi

được sử dụng khá phổ biến, khi đó độ nhẵn bóng bề mặt và độ chính xác

của chi tiết được nâng cao mà khơng cần qua gia công cơ. Nhưng phương

pháp này chỉ áp dụng được với những chi tiết nhỏ và trung bình do lực

cơng nghệ lớn.



-



Phương pháp dập tạo hình khối khơng thể tạo được những chi tiết có hình

dạng và kết cấu phức tạp như đối với công nghệ đúc.



-



Dập tạo hình khối thường phải sử dụng các thiết bị lớn, đắt tiền do vậy

chỉ thích hợp với sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối do phải đầu tư ban

đầu lớn.[1]



2.2.



Công nghệ dập trong khuôn hở



Đặc điểm cơ bản của dập thể tích trên khn hở là ở chỗ sản phẩm của nó có

vành biên bao quanh chu vi của mặt phân khn. Vành biên này có ý nghĩa

cơng nghệ đặc biệt và khn khơng thể thiếu nó được. Thiết bị chủ yếu để dập

bằng khuôn hở là máy búa và các loại máy ép.

Với một chi tiết đơn giản ta có thể làm khn gồm một cối có lòng khn với

kích thước bằng đúng kích thước vật rèn và chày là một tấm phẳng. Nếu thể

tích phơi được tính tốn bằng thể tích của lòng khn thì sau khi dập ta thu

được vật có kích thước đúng như u cầu.



32



Hình 2.7. Dập trong khn hở a : phơi; b,c : khn lý tưởng khơng có góc

nghiên; d,e :Khn có góc nghiêng thành lòng khn.

Tuy nhiên khi dập trong khn hở sẽ gặp một số khó khăn sau

-



Việc lấy vật dập ra khỏi lòng khn gặp nhiều khó khăn vì lực ma sát

giữa vật dập và vành khuôn rất lớn.



-



Khi kích thước phơi khơng chính xác sẽ khơng thu được vật dập đúng

kích thước. Nếu kích thước phơi lớn hơn kích thước chi tiết thì kim loại

thừa sẽ làm cho vật dập cao hơn chiều cao của lòng khn mộ lượng

bằng chiều dày lớp bavia. Còn ngược lại, khi kích thước phơi nhỏ hơn

sẽ xuất hiện một vùng nào đó kim loại khơng được điền đầy và tại đó ta

thấy kích thước vật dập se bị hụt đi.



Đối với các chi tiết phức tạp, kim loại rất khó chảy đến các vùng có trở lực

biến dạng lớn trong lòng khn. Trường hợp này ta gọi là hiện tượng không

điền đầy lòng khn. Ngun nhân của nó la do định luật “ trở lực biến dạng

nhỏ nhất” của kim loại khi biến dạng dẻo. Trên thực ra, ta thấy rằng kể cả khi

thể tích phơi lớn hơn thể tích vật dập thì kim loại chảy ra ngồi miệng khn

chứ khơng điền đầy lòng khn.



33



Để khắc phục hiện tượng trên ta làm khn dập có các góc nghiêng thành

lòng khn.

Khi gặp các chi tiết phức tạp khó điền đầy lòng khn, ta tính tốn thể tích

phơi lớn hơn thể tích vật dập một chút, lượng kim loại thừa sẽ tràn ra khe hở

giữa chày và cối. Nhưng khi chày tiến sát đến cối thì chiều dày sẽ bị giảm đi.

Nó sẽ nguội sớm hơn các vùng kim loại khác và gây ra trở lực biến dạng lớn,

đóng kín cửa khn và khơng cho kim loại tiếp tục chảy ra ngồi nữa. Vì vậy

lượng kim loại còn lại trong lòng khn bị cưỡng bức chảy vào các vùng khó

điền đầy trong lòng khn.

Như vậy hiện tượng kim loại thừa chảy tràn ra khe hở giữa chày và cối có ý

nghĩa cơng nghệ rất quan trọng. Nhiệm vụ của nó làm cho kim loại điền đầy

lòng khn. Người ta đã nghiên cứu nhiều về ý nghĩa cơng nghệ của lớp kim

loại này, tìm ra nhiều kiểu thiết kế nó và đặt tên cho nó là vành biên. Đặc điểm

cơ bản nhất của phương pháp dập trong khn hở chính là sự có mặt của lớp

vành biên này.

Sau khi dập trong khuôn hở ta cần phải cắt bỏ lớp vành biên bằng các khuôn

cắt biên. Lượng kim loại tạo thành vành biên đối với các chi tiết nhỏ chiềm

một tỉ lệ khá cao, làm giảm hệ số sử dụng kịm loại. Đây cũng là nhược điểm

lớn của phương pháp dập trên khuôn hở. Để tiết kiệm kim loại, người ta

thường chọn mặt phân khuôn ở vị trí tối ưu nhất. Đặc biệt là để giảm lượng

kim loại do góc nghiêng thành khn gây ra.

Q trình dập thể tích trên khn hở có những đặc điểm sau đây :

-



Khối lượng phơi có thể khơng cần chính xác nhưng kích thước của vật

dập sẽ giống nhau vì khi khối lượng phơi lớn hơn u cầu thì lượng kim

loại thừa sẽ chảy hết ra theo rãnh thoát biên.



-



Chiều chảy của kim loại thốt ra khỏi lòng khn vào các rãnh thốt

biên vng góc với chiều của lực tác dụng.



-



Thớ kim loại tại nơi cắt vành biên sẽ không liên tục.



34



-



Khối lượng kim loại ở trong lòng khn giảm dần đi trong q trình

tăng lực vì có một lượng kim loại chảy ra khỏi khn qua rãnh thốt

biên.



2.2.1. Mặt phân khn

Mặt phân khn trên khn hở có nhiệm vụ chủ yếu là để đặt phơi vào lòng

khn và để lấy vật dập ra khỏi lòng khn. Nó có thể là mặt phẳng hoặc

không phẳng. Mặt phân khuôn chia khuôn dập làm 2 phần: nửa khuôn trên và

nửa khuôn dưới. Vị trí của mặt phân khn chủ yếu dựa vào hình dáng vật

dập. Đối với các vật dập có hình dáng là các khối hình học khơng gian đơn

giản. Ta có thể chọn đượ các mặt phân khn tối ưu. Nhưng đối với các vật

dập phức tạp thì ưu tiên đầu tiên để lựa chọn mặt phân khn đấy chính là

phải giải quyết trước mắt sao cho có thể tháo được vật dập ra khỏi lòng khn.

Sau đó mới có thể căn cứ vào các chi tiêu kinh tế và kỹ thuật mà cân nhắc, so

sánh các khả năng để chọn mặt phân khuôn tối ưu trong phạm vi rất hạn chế.



Hình 2.8. Mặt phân khn với các vật dập đơn giản

-



Hình cầu : Khả năng chọn mặt phân khn tốt nhất đối với ác vật dập

hình cầu là tại thiết diện qua tâm I-I. Nếu chọn mặt phân khuôn khác



35



nhất thiết phải làm lượng thêm thì mới có thể lấy vật dập ra khỏi lòng

khn.

-



Hình hộp : Hình hộp có thể có nhiều khả năng chọn mặt phân khn.

Các bề mặt ngoài của hộp 1 , các bề mặt song song với các mặt ngoài 2

và các bề mặt chéo của hình hộp 3. Nếu chọn các mặt 1 thì phải làm

lượng thêm tại mặt 4 mặt trên tồn bộ chiều cao hộp. Nếu chọn các mặt

2 thì số lượng phải làm lượng thêm vẫn là 4 nhưng khối lượng kim loại

vào lượng thêm giảm đi và ít nhất là tại thiết diện chia đôi hộp. Nhưng

khả năng tối ưu là lựa chọn mặt phân khuôn tại các thiết diện 3, vì ta có

thể lợi dụng được các góc nghiêng sẵn có của chi tiết làm góc nghiêng

thành lòng khn. Chỉ cần làm thêm các góc nghiêng thành lòng khn

tại hai mặt đáy là có thể lấy vật dập ra khỏi lòng khn một cách dễ

dàng.



-



Hình trụ : Các vật dập hình trụ cũng có thể có nhiều khả năng chọn mặt

phân khn. Ta có thể phân vật dập hình trụ làm hai loại là hình trụ ngắn

và hình trụ dài. Đối với các hình trụ ngắn thì mặt phân khn là mặt số 2

còn với á hình trục dài thì mặt phân khn là mặt 3. Nếu chọn các mặt

phân khn tại thiết diện khác thì sẽ hao tổn kim loại và lượng thêm vào

nhiều hơn.



-



Hình nón cụt : Nếu góc cơn đủ lớn để lấy sản phẩm ra khỏi khn thì tốt

nhất là chọn máy đáy 1 làm mặt phân khuôn. Như vậy chế tạo khuôn

cũng đơn giản hơn. Nếu vật dập quá dài mà làm mặt phân khn tại đáy

thì sẽ ảnh hưởng tới chiều cao khối khuôn, nhiều khi dài quá không thể

dập được. Hoặc trong trường hợp nhỏ không đủ để lấy vật dập ra khỏi

khn thì chỉ còn 1 khả năng tốt nhất là chọn phân khuôn tại tiết diện 2.



Trong thực tế vật dập có hình dáng phức tạp, nhưng bao giờ cũng là những

hình khơng gian cơ bản ghép lại với nhau. Nếu ta chọn tiết diện có chu vi lớn

nhất làm mặt phân khn thì khả năng điền đầy khn sẽ tốt hơn vì chiều sâu

lòng khn sẽ thấp hơn, nhưng lại tốn kim loại vào vành biên nhiều hơn, giảm

lượng thêm có góc nghiêng thành lòng khn. Lực máy trong trường hợp này



36



cũng lớn hơn. Chính vì vậy khi gặp một vật dập phức tạp thì phải cân nhắc

mọi khả năng có thể của mặt phân khn. Và chọn phương án thích hợp nhất

để kết hợp được mọi yếu tố như : Lực máy, sự hao tổn kim loại, sự điền đầy

lòng khn, và khả năng lấy vật dập ra khỏi lòng khn,...

Vị trí của mặt phân khn ảnh hưởng đến chất lượng của chi tiết, tuổi thọ của

chi tiết khi sử dụng nó vì nó quyết định việc phân bố thớ kim loại trong chi

tiết.

Cùng một chi tiết có thể có nhiều cách chọn mặt phân khn khác nhau và do

đó hình dạng vật dập và chất lượng sản phẩm cũng khác nhau.



Hình 2.9. Ảnh hưởng của vị trí mặt phân khn tới chất lượng vật dập

Thơng thường khi H < D ta sẽ chọn phương án dập dọc, như vậy có thể đột

được lỗ mà lượng thêm vào cũng ít. Ngược lại thì ta chỉ nên chọn phương án

dập dọc khi chi tiết là các chi tiết dạng, do yêu cầu cấu tạo thích hợp với chi

tiết. Còn các trường hợp khác thì nền dập ngang, như vậy mới có thể tiết kiệm

kim loại và dễ tháo vật dập ra khỏi lòng khn.Với các chi tiết làm việc trong

điều kiện nặng nhọc thì phải chọn mặt phân khuôn sao cho thớ kim loại được

phân bố tốt nhất.

Trên các bản vẽ vật dập, vị trí mặt phân khn thường được kí hiệu bằng ác

đường phân khn. Đường phân khn chính là hình chiếu của các mặt phân

khn trên một mặt phẳng vng góc nào đó. Nếu mặt phân khn phẳng thì

đường phân khuon thẳng, nếu mặt phân khn là mặt gấp khúc thì đường phân

khn là gấp khúc.

2.2.2. Vành biên và rãnh thốt biên

Khi dập thể tích trên khn hở bao giờ thể tích phơi cũng được lấy lớn hơn

thể tích vật dập. Lượng kim loại đấy làm nhiệm vụ đóng cửa khn tạo áp lực



37



trong lòng khn để kim loại chảy vào các góc hẹp, rãnh sâu của lòng khn,

làm điền đầy lòng khn. Sau đó lượng kim loại thừa sẽ được ép ra ngồi lòng

khn tạo thành lớp bavia lớn, ta gọi là vành biên.

Toàn bộ khối lượng kim loại thừa chẩy từ lòng khn ra ngoài phải qua rãnh

hẹp gọi là cầu vành biên và ra một rãnh rộng hơn gọi là túi chứa kim loại. Cả

khoảng không trên khuôn gồm cầu vành biên, túi chứa kim loại gọi chung là

rãnh thốt biên.



Hình 2.10. Vành biên và rãnh thoát biên

2.2.2.1.



Rãnh thoát biên khi dập trên máy búa



Về ngun lý, rãnh thốt biên có thể thiết kế như hình trên, cầu vành biên là

góc lượn có bán kính r, túi chứa kim loại phải sao cho thể tích của nó lớn hơn

thể tích kim loại vành biên. Nhưng qua thực tế sản xuất người ta nhận thấy

rằng nếu bán kính góc lợn r q nhỏ thì cầu vành biên dễ bị lún và khi đó kim

loại chảy vào vành biên sớm làm cho kim loại không thể điền đầy lòng khn.

Nếu làm bán kính r q lơn và chiều cao cầu rành biên nhỏ sẽ làm cho kim

loại thừa khó chảy ra vành biên và lực dập cần thiết sẽ tăng lên rất nhiều.

Cho tới nay qua kinh nghiệm sản xuất người ta đã tìm ra 6 kiểu rãnh thoát

biên thường dùng.

Để khắc phục hiện tượng nún cầu vành biên người ra đã làm chiều dài đầu

lớn lên so với vành biên nguyên lý. Thay thế cho bán kinh góc lượng r bằng

một đoạn thẳng có chiều cao h và chiệu rộng b phân bố đối xứng qua mặt phân

khuôn. Nhưng thấy rằng nếu làm theo kiểu 1 thì nửa khn dưới kém bền hơn

nửa khn trên. Ngun nhân chủ yếu cho việc hỏng lòng khn là do nú cầu



38



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×