Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN



Hình 1.1.1. Hình ảnh thật của chi tiết khn dập nóng tay biên.



A



A



Hình 1.1.2. Kích thước cụ thể của chi tiết khn dập nóng tay biên.



1.1.2. Điều kiện làm việc của chi tiết khuôn dập nóng





Dụng cụ (khn) ln phải tiếp xúc với phơi nóng tới ~ 750 – 800 oC nên bản thân

khn cũng có thể bị nung nóng tới 500 oC song không thường xuyên, liên tục.

4



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN







Do được nung nóng đến trạng thái austenit nên phơi thép có tính dẻo cao, vì thế độ

cứng của khn khơng cần cao như dụng cụ biến dạng nguội.







Các dụng cụ biến dạng nóng thường có kích thước lớn, chịu tải trọng lớn, có thể đạt tới

chục - trăm tấn.







Để bảo đảm được các điều kiện làm việc như vậy các dụng cụ biến dạng nóng phải đạt

được các yêu cầu sau:

• Độ bền và độ dai cao, độ cứng vừa phải: Khuôn thường xuyên chịu tải trọng lớn,

để bảo đảm chịu được tải trọng lớn và va đập, độ cứng của dụng cụ chỉ cần trong

khoảng ~52 HRC, vừa có độ dai đảm bảo vừa có độ cứng vừa đủ để kéo dài tuổi

thọ của khn.

• Tính chống mài mòn tương đối cao để bảo đảm tạo ra được hàng nghìn đến hàng

vạn sản phẩm. Do làm việc ở nhiệt độ cao, năng suất của các khn biến dạng

nóng thấp hơn khn biến dạng nguội chừng 10 lần.

• Tính chịu nhiệt độ cao, chống mỏi nhiệt để chịu được trạng thái nhiệt độ thay đổi



chu kỳ dễ gây ra rạn, nứt. Muốn vậy thép phải có tính chống ram cao.



1.1.3. Lựa chọn vật liệu

Để đạt được các yêu cầu cơ tính kể trên, các thép dùng làm dụng cụ biến dạng nóng

phải có các đặc điểm chung sau:

• Thành phần cacbon trung bình, tùy theo từng loại khn (độ cứng và độ dai va

đập yêu cầu), lượng cacbon dao động trong khoảng 0,3 - 0,5%.

• Thành phần hợp kim thích hợp để bảo đảm tơi thấu, cơ tính đồng nhất trên tồn



tiết diện và bảo đảm tính chịu nóng, chống ram tốt đặc biệt trong trường hợp phải

tiếp xúc lâu với phơi nóng. Để bảo đảm thấm tơi tốt và độ dai cao thường dùng

crôm (Cr) hoặc niken (Ni); để bảo đảm tính chịu nóng và chống ram phải dùng

vơnfram (W) tuy nhiên có thể sử dụng molipden (Mo) thay thế để đem lại hiệu

5



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN



quả kinh tế cao; để có tính chịu mài mòn tương đối cao, cần bổ sung nguyên tố

giữ nhỏ hạt như vanađi (V), do chi tiết chịu áp lực (bởi búa dập) do đó thêm silic

(Si) sẽ giúp tăng giới hạn đàn hồi, đồng nghĩa với việc chống biến dạng dẻo tốt

hơn.

• Chú ý: do ram ở nhiệt độ 550 – 570oC nên phải tránh giòn ram loại II.

Mác thép thường dùng là 40Cr5MoV. Thép được tôi ở nhiệt độ cao (1040-1050 oC) để

hòa tan một lượng lớn cacbit hợp kim vào austenit và do đó sau khi tơi được mactensit

giàu C và nguyên tố hợp kim, sau ram cho tính cứng nóng cao, cacbit VC gần như

khơng hòa tan vào austenit, trong thép nó ở dạng các phần tử cứng, phân tán, làm tăng

tính chống mài mòn và giữ cho hạt nhỏ khi tôi. Khi ram ở nhiệt độ thích hợp mác thép

này cũng cho độ cứng thứ hai như thép gió, song để bảo đảm độ dai tốt và độ cứng yêu

cầu chúng được ram ở 550– 570 oC để đạt độ cứng HRC dao động trong khoảng ~52

HRC.

Để nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho bề mặt khn, sau khi tơi + ram 550–

570oC như trên, khn có thể thấm nito ở nhiệt độ thấp (thể khí) ở 500 – 540 oC (thấp

hơn nhiệt độ ram để không làm giảm độ cứng của khn), tạo nên lớp bề mặt cứng

chống mài mòn rất cao, còn lõi vẫn có độ cứng bảo đảm.



Bảng thành phần hóa học của mác thép 40Cr5MoSiV (H13 hay SKD61):

ASTM

A618

H13

SKD6

1







C



Mn



0.32 ÷

0.45

0.35 ÷

0.42



0.20 ÷

0.60

0.25 ÷

0.50



P



S



0.03



0.03



0.03



0.02



Si



Cr



V



Mo



0.80 ÷

1.25

0.80 ÷

1.20



4.75 ÷

5.50

4.80 ÷

5.50



0.80 ÷

1.20

0.80 ÷

1.15



1.10 ÷

1.75

1.00 ÷

1.50



Cơ tính sau nhiệt luyện của mác thép 40Cr5MoSiV (H13 hay SKD61):

• Độ cứng sau ủ tại 850 oC: 229HB ~ 21HRC

• Tơi ở 1040 oC, độ cứng sau tụi : 54 ữ 55 HRC [6]

cng sau ram 560oC : ~52 HRC

6



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN



Dựa trên cơ sở phân tích trên, chúng em đi tới kết luận lựa chọn mác thép 40Cr5MoV

dùng làm khuôn dập nóng. Đây là loại khn phổ biến hiện nay trong ứng dụng chế

tạo khn dập nóng. Đồng thời, mác thép này thỏa mãn các điều kiện về độ bền, độ dai

đảm bảo, độ cứng đủ cao, tính chống mài mòn và tính bền nóng tốt. Theo tiêu chuẩn

Nhật Bản, thép 40Cr5MoV còn gọi là SKD61 hay thép H13 theo tiêu chuẩn AISI-Mỹ.

Loại thép này có mặt ngày một nhiều trên thị trường Việt Nam hiện nay.



1.1.4. Lựa chọn quy trình cơng nghệ





Từ phơi thép SKD61 mua về, ta tiến hành cắt gọt để có được các khối có kích thước

như nhu cầu. Tiếp đó gia cơng cắt gọt chính xác để tạo nội hình khn, có hình dạng,

kích thước chính xác của tay biên cần dập.







Sau khi đã có được khn có kích thước như bản vẽ kỹ thuật, ta tiến hành xử lý nhiệt







khn để đạt được các u cầu cơ tính mong muốn.

Sau các cơng đoạn nhiệt luyện, sản phẩm cần được kiểm tra cơ tính, cong vênh, biến

dạng, nứt vỡ, độ cứng có đạt hay khơng,… trước khi xuất xưởng.

S





Nhập phơi về xưởng



Kiểm tra thành phần hóa học



Nhiệt luyện kết thúc



Gia cơng chính xác để tạo lòng



(Tơi + Ram cao)



khn



Kiểm tra cong vênh, nứt vỡ, độ

cứng,...



Ủ mềm phơi thép



Cắt gọt thơ



Xuất hàng



ơ đồ quy trình cơng nghệ tổng quát:

7



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN



1.1.5. Quy trình nhiệt luyện tổng qt





Quy trình nhiệt luyện tổng qt thép 40Cr5MoV: [2]





Tôi



Ram



Nhiệt độ

(oC)



Độ cứng

(HRC)



Nhiệt độ

(oC)



Môi trường



Nhiệt độ

(oC)



Độ cứng

(HRC)



820 – 870



≤ 21



1030 1050



Chân khơng

(hoặc dầu)



550 – 560



~52







Q trình nung tơi thép 40Cr5MoV: [3]

Dày (mm)



<15



25



50



75



100



125



150



200



300



Thời gian giữ

nhiệt (phút)



15



25



40



50



60



65



70



80



100



8



Hình 1.1.3. Quy trình nung tôi thép 40Cr5MoV

- Ta lựa chọn môi trường tôi là dầu nóng. Dầu nóng và dầu nguội có khả năng tơi

giống nhau nhưng dầu nóng (60-80oC) có độ lỗng (linh động) tốt không bám nhiều

vào bề mặt thép sau khi tôi nên thường được sử dụng. Mác thép này có tốc độ nguội

tới hạn khoảng 60oC/s [3], tốc độ nguội của dầu nóng là 150oC/s [8], ngồi ra chi tiết

này cần hạn chế cong vênh nên ưu tiên sử dụng mơi trường tơi là dầu nóng.

- Trên thực tế, người ta thường xử lý nhiệt các khuôn SKD61 trong lò chân khơng để

hạn chế oxy hóa và thốt cacbon (quá trình này xảy ra mạnh ở 800-900 oC) và đạt chất

lượng bề mặt tốt nhất (nhẵn bóng, đẹp, khơng bị oxy hóa,…), nhưng do u cầu đề ra

khơng cần quá quan tâm đến chất lượng bề mặt nên xưởng chỉ sử dụng lò buồng để xử

lý nhiệt cho chi tiết. Q trình tơi được làm nguội trong dầu thay vì bằng khí N 2. Điều

này giúp giảm giá thành sản phẩm. Nếu tôi trong nước sẽ rất dễ bị cong vênh, biến

dạng. Nếu tơi trong khơng khí thì giảm thiểu chi phí sản xuất nhưng lại dễ bị oxy hóa

bề mặt. Vì những lý do đó, xưởng quyết định sử dụng mơi trường tơi là dầu nóng để

tránh oxy hóa bề mặt và giảm cong vênh nhất có thể cũng như có lợi về mặt kinh tế.

- Khi nung thép ở các nhiệt độ 650oC và 850oC, sẽ có sự thay đổi độ dẻo dai thấp nhất.

Ở 650oC thì độ dẻo thấp, hệ số truyền nhiệt thấp, đó đó để tránh gây nứt vỡ và giảm

ứng suất nhiệt thì cần nung chậm ở khoảng nhiệt độ này và giữ nhiệt vừa đủ. Ở 850 oC

do xảy ra quá trình chuyển pha Peclit→Austenit và hoà tan 1 phần cacbit hợp kim



(Fe,Cr)3C; do đó nhất thiết phải giữ nhiệt đủ lâu để các q trình hòa tan này ra hồn

tồn; nếu nung khơng đủ lâu, chuyển pha chưa hồn thành, khi tơi, kết quả là bề mặt

được tơi còn lõi vẫn chưa được tơi. Mặt khác trên thực tế có thể nâng cao tốc độ nung

ở vùng nhiệt này trong môi trường khí bảo vệ của lò chân khơng vì ở nhiệt độ cao,

truyền nhiệt bức xạ là chủ yếu.

- Nhiệt độ tôi ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của khuôn, nếu nhiệt độ tơi thấp sẽ

khơng hòa tan được nhiều cacbit, pha austenit nghèo cacbon và nguyên tố hợp kim dẫn

đến mactensit tơi khơng đạt độ cứng và tính cứng nóng u cầu. Ngược lại, nếu nhiệt

độ tơi cao q lại gây lớn hạt, rất có hại cho chi tiết. Đối với khn dập nóng, ta cần

tính cứng nóng, do đó khi tơi trên 1000oC để hòa tan cacbit crom (Cr 7C3) và cao hơn

một chút để hòa tan 1 phần cacbit vonfram để mactensit tạo thành có tính cứng nóng

tốt. Do đó ta chọn nhiệt độ austenit hóa là 1040oC để có cơ tính phù hợp. Ở nhiệt độ

này, tồn bộ cacbit VC khơng bị hòa tan (do cacbit này bền vững nên rất khó phân hủy

và hòa tan vào austenit khi nung), chúng sẽ nằm ở biên hạt và làm cản trở hạt phát

triển, do đó mà giữ cho hạt nhỏ và làm tăng tính chống mài mòn.

- Chọn tốc độ nguội là một sự thỏa hiệp, để có cơ tính tốt thì phải nguội nhanh, nhưng

để hạn chế biến dạng thì cần nguội chậm. Đối với thép hợp kim nói chung và thép

40Cr5MoV nói riêng, ta nên tơi trong dầu nóng (60 oC - 80oC) vừa đạt được độ cứng

yêu cầu, vừa giảm thiểu sự cong vênh và rút ngắn thời gian làm nguội (so với làm

nguội bằng khơng khí).

- Sự hình thành tổ chức mactensit kéo theo sự tăng thể tích và ứng suất bên trong (ứng

suất nội này rất có hại). Vì thế với thép dụng cụ, khơng nên làm nguội đến nhiệt độ

phòng mà nên dừng và chuyển sang ram ngay khi nhiệt độ đạt đến 50-70 oC, thậm chí

khơng ram kịp, ứng suất bên trong có thể đủ để gây ra nứt chi tiết.





Quy trình ram thép SKD61: [3]

Độ dày (mm)



<25



26-35



36-64



65-84



85124



125174



175249



250349



350499



Thời gian giữ

nhiệt (h)



1



1.5



2



3



4



5



6



7



8



Hình 1.1.4. Quy trình nung ram thép 40Cr5MoV

- Nhiệt độ ram 2 lần xấp xỉ 560oC, thời gian giữ nhiệt là t (tùy theo chiều dày chi tiết)

- Sau khi tôi, tổ chức của thép là mactensit, austenit dư và cacbit, tổ chức này nhất

thiết phải ram. Mục đích của ram nhằm giảm ứng suất bên trong, tăng bền và độ dai

của vật liệu. Chọn nhiệt độ ram thích hợp nên dựa vào yêu cầu về độ cứng.

- Ram ngay sau khi tôi đến nhiệt độ 50-70oC, lý do là bởi vì giảm ứng suất tổ chức sau

khi tơi (sự hình thành tổ chức mactensit kéo theo sự tăng thể tích và ứng suất bên

trong). Nhiệt độ lần ram thứ nhất cao hơn nhiệt độ xuất hiện độ cứng thứ cấp (530 oC)

khoảng 30oC, nhiệt độ lần ram thứ 2 dựa vào độ cứng sau lần 1 để điều chỉnh độ cứng

chính xác như theo yêu cầu. Tránh ram ở nhiệt độ có độ cứng thứ cấp 500-550 oC để

tránh giòn ram.

- Ram lần 3 nếu sau nhiệt luyện đạt độ cứng cao hơn yêu cầu, giảm độ cứng tới mức

yêu cầu hoặc với mục đích khử ứng suất.



1.2. Chi tiết lưỡi bào gỗ

1.2.1. Giới thiệu chi tiết lưỡi bào gỗ

 Giới thiệu ngành công nghiệp gỗ



Trong lịch sử phát triển của lồi người, gỗ đóng vai trò hết sức quan trọng, không những

giúp con người tự vệ, sản xuất mà còn góp phần tạo nen những tiện nghi cần thiết trong

sinh hoạt. Ngồi ra nó chiếm một vị trí không thể thiếu trong mọi lĩnh vực nghệ thuật và

xây dựng. Ngày nay, gỗ vẫn luôn hiện diện trong mọi lĩnh vực của đời sống chúng ta và

trong tương lai gỗ vẫn còn phát triển hơn nữa. Do đó, ngày càng có nhiều yêu cầu vầ sản

phẩm, mẫu mã và chất lượng, nhất là trong nền kinh tế thị trường của nước ta hiện nay thì

năng suất cao, giá thành hạ, chất lượng cao là những yêu cầu tiên quyết. Chính vì vậy,

việc cơ giới hóa trong khâu gia cơng gỗ là hết sức cần thiết.

 Giới thiệu máy bào gỗ cầm tay



Bào gỗ là công nghệ gia công mặt phẳng có diện tích tương đối lớn so với chiều dày bằng

cách cắt gọt một hay nhiều lớp gỗ mỏng để tạo nên tấm với chiều dày, độ phẳng, độ nhẵn

đạt yêu cầu cho phép trước khi chuyển sang công đoạn khác.

Tuy sản xuất cơng nghiệp đòi hỏi cơ giới hóa để mang lại hiệu quả kinh tế cao, song dụng

cụ bào gỗ cầm tay vẫn là dụng cụ thiết yếu khơng thể thiếu trong ngành cơng nghiệp gỗ.



Hình 1.2.1. Dụng cụ bào gỗ cầm tay

- Lưỡi bào gỗ là một phần quan trọng trong dụng cụ bào gỗ, có thiết kế nhỏ gọn giúp thao

tác bào dễ dàng.

- Hình ảnh và kích thước chi tiết lưỡi bào:



1.2.2. Điều kiện làm việc của chi tiết lưỡi bào gỗ

- Trong quá trình làm việc chi tiết cần có độ cứng nhất định để có thể bào được gỗ, đồng

thời cũng phải chịu được mài mòn do tiếp xúc trực tiếp với bề mặt gỗ, do vậy độ cứng chi

tiết cần đạt 55HRC.

- Với độ cứng cao như vậy, chi tiết rất giòn dễ bị gãy do va đập mạnh trong quá trình làm

việc, do vậy mặt khơng cơng tác của chi tiết có độ cứng thấp hơn: 40-42 HRC để đảm

bảo độ dai va đập.



1.2.3. Lựa chọn vật liệu

- Lựa chọn vật liệu làm mặt không công tác của lưỡi:

Do gỗ là vật liệu khá mềm nên độ cứng của lưỡi dao bào cũng không cần cao như các

thép làm dụng cụ cắt. Đồng thời, lưỡi bào có dạng mỏng trong quá trình chế tạo cần cán,

do vậy chi tiết đã chịu tác động của hóa bền biến dạng.Vì vậy các loại thép có thể làm chi

tiết có thành phần C từ 0.4% trở lên có thể đảm bảo độ cứng 40-42 HRC. Trên cơ sở đó,

mác thép C45 đảm bảo u cầu cơ tính cho vật liệu.

→Thành phần hóa học thép C45:

C



Mn



P(tối đa)



S(tối đa)



0.42-0.5



0.5-0.8



0.025



0.025



- Lựa chọn vật liệu làm mặt công tác của lưỡi:

Trên cơ sở mác thép C45, mặt dưới yêu cầu độ cứng chi tiết cao hơn có thể bổ sung

thêm khoảng 1% Cr, tạo cacbit nhỏ mịn khi ram, có tác dụng hóa bền tiết pha làm tăng độ

cứng chi tiết và chống mài mòn. Do vậy mặt dưới của chi tiết có thể dùng mác thép 45Cr.

→Thành phần hóa học thép 45Cr:

C



Cr



Mn



P(tối đa)



S(tối đa)



0.42-0.5



0.8-1.1



0.5-0.8



0.025



0.025



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG I. ĐẶC ĐIỂM, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×