Tài liệu Nghiên cứu các thông số công nghệ khi chế tạo trục khuỷu xe máy trên dây

MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa 1 Mục lục 2 Lời cam đoan 4 Lời cảm ơn 5 Danh mục các hình vẽ - đồ thị 6 Lời mở đầu 10 Chƣơng 1-Tổng quan về công nghệ dập khối ở trạng thái nóng 11 1.1 . Những lý thuyết biến dạng dẻo cơ bản 11 1.1.1. Các định luật cơ bản 11 1.1.2. Điều kiện dẻo 13 1.2. Đặc điểm công nghệ dập khối ở trạng thái nóng 18 1.3. Khái quát phương pháp rèn và dập nóng 19 1.3.1. Giới thiệu chung 19 1.3.2. Các yếu tố ảnh hướng đến đặc tính hạt kim loại khi rèn và dập nóng 25 1.3.3. Các thông số công nghệ đặc trưng khi rèn và dập nóng 31 Chƣơng 2-Nghiên cứu công nghệ chế tạo phôi bán trục khuỷu xe máy 34 2.1. Chọn phương án công nghệ 34 2.2. Tính toán các thông số công nghệ dập phôi bán trục khuỷu xe máy 37 2.2.1. Thiết lập bản vẽ vật dập 37 2.2.2. Tính toán phôi ban đầu 40 2.2.3. Chọn mặt phân khuôn 41 2.2.4. Chọn rãnh vành biên 41 2.2.5. Tính toán công nghệ-chọn thiết bị 43 2.3. Tính toán, thiết kế khối khuôn 56 2 Chƣơng 3-Mô phỏng số quá trình dập tinh bán trục khuỷu xe máy bằng phần mềm Deform 66 3.1. Giới thiệu phần mềm Deform 66 3.2. Mô phỏng số quá trình dập tinh bán trục khuỷu xe máy 69 Chƣơng 4-Lập trình gia công tinh bán trục khuỷu xe máy trên máy tiện CNC HI-ECO 10 73 4.1. Giới thiệu máy tiện CNC HI-ECO 10 73 4.2. Hệ điều khiển máy tiện CNC HI-ECO 10 75 4.2.1. Bảng điều khiển 75 4.2.2. Các phím chức năng cài đặt điều kiện thực hiện chương trình 78 4.2.3. Vùng điều khiển trục chính 78 4.2.4. Vùng điều khiển các chuyển động đài gá dao 79 4.2.5. Hệ tọa độ và các chiều chuyển động 81 4.3. Lập trình gia công trên máy tiện CNC HI-ECO 10 82 4.3.1. Các chức năng dịch chuyển 82 4.3.2. Các chức năng hỗ trợ 83 4.3.3. Một số sơ đồ khối biểu diễn thuật toán điều khiển 84 4.3.4. Lập trình gia công tinh bán trục khuỷu xe máy 88 Kết luận 90 Tài liệu tham khảo 91 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác. HỌC VIÊN CAO HỌC Phí Thanh Tuấn 4 LỜI CẢM ƠN Sau những năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của thầy, cô giáo trong Viện Cơ khí, Bộ môn Gia công áp lực cùng sự hướng dẫn khoa học tận tình của PGS. TS. Phạm Văn Nghệ, tôi đã hoàn thành khóa học, luận văn Tốt nghiệp Cao học và đạt những kết quả mong muốn. Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn PGS.TS. Phạm Văn Nghệ cùng các thầy cô trong bộ môn Gia công áp lực đã tận tình quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cám ơn các thầy giáo phản biện đã đọc luận văn và đóng góp cho tôi những ý kiến quý báu và bổ ích để tôi hoàn thiện luận văn Tốt nghiệp của mình. Cũng trong dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình tôi đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt những năm vừa qua, cảm ơn bạn bè công tác tại Công ty TNHHNN MTV DIESEL SÔNG CÔNG đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Hà nội, tháng 6 năm 2014 Tác giả: Phí Thanh Tuấn 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ Hình 1.1. Điền đầy khuôn khi dập thể tích trong khuôn hở Hình 1.2. Kim loại chảy theo phương của đường vuông góc ngắn nhất với đường viền của tiết diện Hình 1.3. Tiêu chuẩn chảy dẻo Von Mises Hình 1.4. Bề mặt chảy dẻo Von Mises trong không gian ứng suất chính Hình 1.5.Tiêu chuẩn chảy dẻo Tresca trong mặt phẳng 3=0 Hình 1.6.Các tiêu chuẩn chảy trên mặt phẳng lệch  Hình 1.7. Các bề mặt chảy dẻo không gian ứng suất chính Hình 1.8. Một số sản phẩm của công nghệ dập khối Hình 1.9. Gia công bằng phương pháp rèn và dập nóng Hình 1.10.Sơ đồ nguyên lý rèn trong khuôn hở Hình 1.11. Một số sản phẩm từ rèn khuôn hở Hình 1.12.Sơ đồ nguyên lý rèn trong khuôn kín Hình 1.13. Một số sản phẩm từ rèn khuôn kín Hình 1.14. Khối khuôn một lòng khuôn (a), khối khuôn có nhiều lòng khuôn (b) Hình 1.15. Một số loại máy búa điển hình Hình 1.16. Một số loại máy ép cơ khí điển hình Hình 1.17. Biểu thị các ngoại lực tác dụng lên hạt thép Hình 1.18.Biến dạng khi chồn thỏi thép từ cao 100 mm xuống 66 mm và 51 mm Hình 1.19. Kích thước thỏi kim loại ban đầu (a) và sau khi chồn (b) Hình 1.20. Kích thước thỏi kim loại ban đầu (a) và sau khi vuốt (b) Hình 1.21. Sự phụ thuộc của kích thước hạt thép vào độ biến dạng của thép 40 Hình 1.22.Khoảng nhiệt độ rèn Hình 2.1.Bộ trục khuỷu động cơ xe máy Hình 2.2.Chi tiết phôi bán trục khuỷu động cơ xe máy Hình 2.3.Dây chuyền chế tạo phôi bán trục khuỷu xe máy 6 Hình 2.4.Bản vẽ chi tiết bán trục khuỷu Hình 2.5.Bản vẽ vật dập chi tiết bán trục khuỷu Hình 2.1.Bộ trục khuỷu động cơ xe máy Hình 2.2.Chi tiết phôi bán trục khuỷu động cơ xe máy Hình 2.3.Dây chuyền chế tạo phôi bán trục khuỷu xe máy Hình 2.4.Bản vẽ chi tiết bán trục khuỷu Hình 2.5.Bản vẽ vật dập chi tiết bán trục khuỷu Hình 2.6.Kích thước phôi ban đầu Hình 2.7. Chọn mặt phân khuôn Hình 2.8. Kiểu rãnh thoát biên Hình 2.9.Sơ đồ cắt phôi Hình 2.10. Máy cắt phôi RF550I Hình 2.11. Thông số hình dạng của lưỡi dao cắt phôi Hình 2.12. Lưỡi cắt dao dưới Hình 2.13. Lưỡi cắt dao trên (a), gá chuyên dùng lắp dao trên (b) Hình 2.14.Các vị trí gá lắp và điều chỉnh dao cắt Hình 2.15. Các vị trí điều chỉnh trọng lượng phôi cắt Hình 2.16. Cữ chặn Hình 2.17. Dưỡng kiểm bavia (a), dưỡng kiểm độ xiên mặt cắt (b) Hình 2.18.Sơ đồ nung phôi Hình 2.19. Lò nung phôi UF 300-6 Hình 2.20.Phôi ban đầu Hình 2.21.Vật dập sau khi dập tạo thân Hình 2.22. Vật dập sau khi chồn tạo tán Hình 2.23. Vật dập sau khi dập tinh Hình 2.24. Chi tiết sau khi cắt vành biên Hình 2.25. Máy búa thủy lực HBTL-10 7 Hình 2.26. Máy búa thủy lực HBTL-12.5 Hình 2.27. Sơ đồ lò tôi Hình 2.28. Sơ đồ lò ram Hình 2.29. Máy phun bi AJW-3 Hình 2.30. Các điểm chú ý khi kiểm tra bề ngoài sản phẩm Hình 2.31. Sơ đồ kiểm tra từ trường Hình 2.32. Lòng khuôn chồn tạo tán Hình 2.33. Lòng khuôn dưới Hình 2.34. Lòng khuôn trên Hình 2.35. Kết cấu cối cắt vành biên Hình 2.36. Kết cấu chày cắt vành biên Hình 2.37. Kích thước miệng khuôn để cặp kìm Hình 2.38. Vị trí các lòng khuôn trên khối khuôn Hình 2.39. Kích thước con chốt Hình 2.40. Kích thước đuôi én Hình 2.41.Bản vẽ tổng khuôn Hình 3.1. Một số kết quả mô phỏng sử dụng phần mềm Deform Hình 3.2.Sơ đồ các bước cơ bản khi mô phỏng số Hình 3.3. Biểu đồ tính lực công nghệ Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn hướng chảy kim loại điền đầy lòng khuôn Hình 3.5. Biểu đồ phân bố ứng suất sản phẩm vật dập Hình 3.6. Biểu đồ phân bố nhiệt độ trong quá trình dập Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện mức độ biến dạng Hình 3.8.Hình ảnh thớ kim loại sau quá trình dập Hình 4.1.Máy chuyên dùng khỏa mặt khoan tâm Hình 4.2.Máy tiện HI-ECO 10 Hình 4.3.Bảng điều khiển máy tiện HI-ECO 10 8 Hình 4.4.Màn hình trên bảng điều khiển máy tiện HI-ECO 10 Hình 4.5.Các phím chức năng Hình 4.6.Núm lựa chọn chế độ điều khiển Hình 4.7.Nút gạt chức năng điều kiện thực hiện chương trình Hình 4.8.Vùng điều khiển tốc độ và chiều quay trục chính bằng tay Hình 4.9.Vùng điều khiển tốc độ và chiều quay bàn dao bằng tay Hình 4.10.Vùng lựa chọn chiều di chuyển của các trục tọa độ Hình 4.11.Phím bấm để xoay đài gá dao Hình 4.12.Các phím chuyển chế độ gia công Hình 4.13.Các trục tọa độ trên máy tiện CNC Hình 4.14.Các trục tọa độ khi dao gátrước tâm quay Hình 4.15. Các trục tọa độ khi dao gásau tâm quay Hình 4.16.Sơ đồ khối Hình 4.17.Sơ đồ khối điều khiển tuyến tính Hình 4.18.Sơ đồ khối điều khiển phi tuyến Hình 4.19.Sơ đồ khối chương trình Hình 4.20. Bản vẽ gia công bán trục khuỷu 9 LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ dập khối ở trạng thái nóng là một công nghệ rất quan trọng, nó cho phép ta tạo phôi các chi tiết với lượng dư gia công rất ít, tiết kiệm kim loại, năng lượng đồng thời cải thiện thớ và cấu trúc kim loại từ đó nâng cao được độ bền của chi tiết so với phôi đúc. Ngoài ra, gia công áp lực còn cho năng suất lao động cao, giá thành hạ. Gia công áp lực là một công nghệ thường sử dụng cho sản xuất hàng loạt. Rèn và dập nóng là một phương pháp gia công trong công nghệ dập khối.Kim loại được nung đến nhiệt độ tối đa cho phép, rồi rèn hoặc dập đến nhiệt độ tối thiểu cho phép để được phôi hoặc chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết.Thông thường các chi tiết được chế tạo bằng phương pháp rèn và dập nóng được sử dụng vào những vị trí chịu va đập mạnh, chịu mỏi, chịu ứng suất cao. Trong giai đoạn hiện nay, phát triển công nghiệp phụ trợ là một trong những chính sách hàng đầu của Chính phủ Việt Nam, với sức hấp dẫn lớn của thị trường Việt Nam, đã có nhiều công ty sản xuất xe máy lớn trên thế giới đến đầu tư vào Việt Nam. Do tính kinh tế nên các công ty này đã đặt hàng nhiều chi tiết, phụ tùng sản xuất tại các công ty, xí nghiệp nước ta. Trong các chi tiết đó có chi tiết bán trục khuỷu động cơ xe máy, chi tiết này được sản xuất trên một dây chuyền hiện đại. Việc tiếp cận công nghệ mới là một điều hết sức cần thiết, nó giúp tôi có thêm nhiều kinh nghiệm trong thực tế, cũng như củng cố thêm các kiến thức mà tôi đã tìm hiểu.Vì vậy tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu các thông số công nghệ khi chế tạo trục khuỷu xe máy trên dây chuyền sản xuất tự động”. Cụ thể, xây dựng phương án công nghệ hợp lý để chế tạo phôi bán trục khuỷu xe máy, tính toán các thông số công nghệ trong từng quy trình gia công, thiết kế khuôn, mô phỏng số quá trình dập để kiểm tra kết quả đã tính toán, đồng thời tìm hiểu quá trình gia công tinh bán trục khuỷu trên máy tiện CNC. 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI Ở TRẠNG THÁI NÓNG 1.1. Những lý thuyết biến dạng dẻo cơ bản 1.1.1. Các định luật cơ bản 1. Định luật trở lực biến dạng nhỏ nhất Khi gia công áp lực, kim loại chảy theo hướng trở lực nhỏ nhất, hay nói cách khác, kim loại khi bị biến dạng, hướng nào ít ma sát hơn, chúng chảy theo hướng đó nhiều hơn, hướng nào có ít ma sát có nghĩa là trở lực trên bề mặt ít hơn. Định luật trở lực biến dạng nhỏ nhất cho biết phương hướng biến dạng và dịch chuyển của các chất điểm khi có tác dụng của ngoại lực. Ta có thể thấy rõ điều này khi dập trong khuôn hở, ở giai đoạn đầu sau khi tiếp xúc với các thành lòng khuôn, kim loại sẽ chảy ra khỏi lòng khuôn đi vào khe hở giữa nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới. Nửa khuôn trên tiếp tục đi xuống thì chiều dày khe hở sẽ càng giảm, do vậy trở lực ở đây sẽ càng tăng. Khi trở lực ở khe hở lớn hơn trở lực ở trong lòng khuôn thì lòng khuôn sẽ được điền đầy. Sau đó kim loại thừa dưới tác dụng của áp lực lớn sẽ chảy nốt ra khe hở tạo thành bavia. Như vậy, muốn biết kim loại chảy đi đâu khi biến dạng thì ta phải biết được phương có trở lực nhỏ nhất Hình 1.1. Điền đầy khuôn khi dập thể tích trong khuôn hở Khi chồn giữa hai đe phẳng song song, nếu tiết diện phôi là tròn, sau biến dạng chồn ta được tiết diện cũng tròn. Nhưng nếu tiết diện phôi hình vuông, do chiều dài tiếp xúc và biến dạng của các điểm theo các phương khác nhau là khác nhau, theo hướng trục ngắn hơn theo đường chéo. Nên khi chồn, ở các cạnh kim loại chảy ra nhiều hơn, dần dần tiết diện phôi trở nên tròn. Nếu tiết diện hình chữ nhật ta cũng thấy 11 hiện tượng tương tự. Do ma sát trên các đường chéo và trục dài lớn, nên ban đầu hình thành hình ôvan, sau mới thành hình tròn. Hình 1.2. Kim loại chảy theo phương của đường vuông góc ngắn nhất với đường viền của tiết diện Từ hiện tượng có tính quy luật này, người ta rút ra nguyên tắc chu vi bé nhất: tiết diện của vật thể bất kỳ khi chồn ở trạng thái dẻo, ma sát tiếp xúc cũng tiến tới hình dạng mà với diện tích đã cho, có chu vi bé nhất, tức là tiến tới vòng tròn. Vì thế trong nhiều trường hợp, khi dập vật rèn tròn ở mặt phân khuôn, người ta dùng phôi có tiết diện vuông hoặc hình chữ nhật. 2. Định luật thể tích không đổi Thể tích của phân khối có thể tính theo công thức: Trước biến dạng: V0 = dxdydz Sau biến dạng: V = (dx+Δdx)( dy+Δdy)( dz+Δdz) = V0(1 + εx)(1 + εy)(1 + εz) ΔV = V – V0 ≈ V0(εx + εy + εz) Biến dạng thể tích tương đối: θ = ΔV/V = εx + εy + εz = ε1 + ε2 + ε3 = 3ε0 Trong đó: ε0 là biến dạng dài tương đối trung bình. Trong quá trình biến dạng nóng, thể tích kim loại bị giảm đi một ít do bị nén chặt và đẩy các bọt khí thoát khỏi những vùng rỗng ở giữa các tinh thể. Nhưng sự thay đổi đó rất nhỏ bé, vì vậy ta có thể coi thể tích vật thể trước khi biến dạng và sau khi biến dạng bằng nhau: ε1 + ε2 + ε3 = 0 12 Có nghĩa khi biến dạng dẻo thì tổng giá trị của 3 biến dạng chính bằng không. Như vậy: Khi biến dạng dẻo thì tenxơ cầu biến dạng bằng không, nên tenxơ biến dạng chính là tenxơ lệch biến dạng. Dù trạng thái biến dạng như thế nào, dấu của một trong các biến dạng chính phải ngược với dấu của hai biến dạng chính khác.Nếu biết hai giá trị biến dạng chính, có thể xác định biến dạng thứ ba một cách dễ dàng. Ứng dụng định luật này để tính toán phôi hoặc xác định mức độ biến dạng. 1.1.2. Điều kiện dẻo 1. Khái niệm tổng quát Với trạng thái ứng suất đơn, ta có thể làm thí nghiệm để tìm thấy giới hạn mà vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo. Giới hạn đó chính là giới hạn chảy s. Với trạng thái ứng suất phẳng ta không thể xác định giới hạn đó một cách tổng quát bằng thí nghiệm được vì giới hạn không những phụ thuộc vào độ lớn của các ứng suất mà còn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các ứng suất. Đã có nhiều giả thuyết suy đoán một cách tổng quát giới hạn mà khi vật liệu chịu tới giới hạn đó thì bắt đầu có chảy dẻo.Các giả thuyết đều cố tìm ra sự tương quan nhất định giữa các bất biến của ứng suất. Mối tương quan đó được biểu diễn như sau:   F I1, I2 , I3  0 (1.1) Ta gọi đó là điều kiện dẻo. Biến dạng dẻo của vật liệu không phải do áp suất theo mọi phương gây nên nghĩa là tenxơ ứng suất cầu không ảnh hưởng đến điều kiện biến dạng dẻo. Điều kiện biến dạng dẻo chỉ phụ thuộc vào tenxơ ứng suất lệch do đó:   F I ,2 , I ,3  0 (1.2) Trong hệ trục tọa độ vuông góc mà các trục biểu diễn cho các trị số ứng suất 1, 2 , 3 thì phương trình (1.2) là phương trình của một mặt trong không gian ứng suất đó.Mặt đó thể hiện điều kiện biến dạng dẻo của vật liệu. 13 Những trạng thái ứng suất được biểu diễn bằng một ở điểm phía trong bề mặt đó thể hiện vật liệu vẫn còn làm việc trong vùng đàn hồi. Những trạng thái ứng suất được biểu diễn bằng một điểm trên bề mặt đó là trạng thái vật liệu bắt đầu có biến dạng dẻo. Những trạng thái ứng suất được biểu diễn bằng một điểm ở ngoài bề mặt đó là lúc vật liệu đang ở giai đoạn củng cố. Drucker đã chứng minh được mặt dẻo là mặt lồi và mặt đó có những điểm nhọn.Trong những giả thuyết đã đưa ra thì hiện nay thì chỉ có hai giả thuyết còn đứng vững đó là cường độ ứng suất tiếp và ứng suất tiếp lớn nhất. 2. Điều kiện dẻo cƣờng độ ứng suất tiếp Giả thuyết này do Huber đề ra vào năm 1904 và sau đó là Mises năm 1913. Hai ông đưa ra giả thuyết này hoàn toàn độc lập với nhau vì vậy giả thuyết này được mang tên Huber-Mises Theo giả thuyết biểu thức (1.2) được viết dưới dạng như sau: I ,2  k 2  0 (1.3) Trong đó k là hằng số phụ thuộc vào tính chất vật liệu. , Vì cường độ ứng suất tiếp:   I 2 i Nên:   k i Vì vậy thường được gọi là điều kiện cường độ ứng suất tiếp giới hạn, nghĩa là khi cường độ ứng suất tiếp đạt đến trị số k thì vật liệu bắt đầu chảy dẻo. (1   2 )2  ( 2   3 )2  ( 3  1)2  6k 2 (1.4) Nếu I , được viết theo các thành phần ứng suất trên ba mặt bất kỳ thì: 2  2 2 2  ( x   y )2  ( y   z )2  ( z   x )2  6  xy  yz  xz  6k 2 (1.5) 14 Để xác định trị số k ta có thể suy từ trạng thái ứng suất đơn. Biểu thức (1.5) là chung cho trạng thái ứng suất bất kỳ, vậy đối với trạng thái ứng suất đơn biểu thức có dạng: 2 2  6k 2 1 Ở trạng thái ứng suất đơn vật liệu bước vào giai đoạn chảy khi 1 đạt tới giới hạn chảy s. Suy ra: (   )2  (   )2  (   )2  6k 2 1 2 2 3 3 1 (1.6) Hình 1.3. Tiêu chuẩn chảy dẻo Von Mises Trong không gian ứng suất biểu thức (1.6) được biểu diễn bằng một hình trụ với trục có độ nghiêng đều so với các trục tọa độ.Giao điểm của hình trụ với các trục toạ độ là những đoạn thẳng OA, OB, OC có trị số bằng giới hạn chảy. Từ đó ta suy ra bán kính của hình trụ là: R  2  3 s Hay: R  k 2 15 Hình 1.4. Bề mặt chảy dẻo Von Mises trong không gian ứng suất chính 3. Điều kiện dẻo ứng suất tiếp lớn nhất Tiêu chuẩn chảy dẻo đầu tiên cho trạng thái ứng suất phức hợp của kim loại đã được đề nghị vào năm 1964 bởi Tresca, ông đã đề xuất rằng chảy dẻo sẽ xảy ra khi ứng suất trượt cực đại của điểm đạt đến giá trị giới hạn k. Phát biểu tiêu chuẩn này theo các ứng suất chính, một nửa giá trị tuyêt đối lớn nhất của các hiệu giữa các cặp ứng suất chính phải bằng k lúc chảy dẻo, nghĩa là: 1 1 1  Max   1  2 ,  2  3 ,  3  1   k 2 2 2  Ở đây hằng số vật liệu k có thể xác định từ thí nghiệm kéo đơn trục. Thế thì: 1  2k   s  k s 2 Suy ra: (1.7) Hình 1.5.Tiêu chuẩn chảy dẻo Tresca trong mặt phẳng 3=0 16 Mặt dẻo trong không gian ứng suất chính thể hiện điều kiện dẻo của Tresca là một hình lăng trụ sáu mặt đều. Nếu hai tiêu chuẩn được làm được làm cho phù với ứng suất chảy kéo đơn trục s, hệ số ứng suất chảy trong trượt k giữa hai tiêu chuẩn Von Mises và Tresca là 2  1,15 và về đồ thị lăng trụ Tresca này nằm nội tiếp trong hình trụ Mises, có nghĩa 3 là cạnh của nó nằm trên mặt trụ. Hình 1.6.Các tiêu chuẩn chảy trên mặt phẳng lệch  Như vậy trị số k xác định từ 2 giả thuyết có sai số là 15%. Hình 1.7. Các bề mặt chảy dẻo không gian ứng suất chính 17 1.2. Đặc điểm công nghệ dập khối ở trạng thái nóng Công nghệ dập tạo hình khối là một phần của loại hình công nghệ gia công kim loại bằng áp lực, nhờ tính dẻo của kim loại làm biến dạng phôi hoặc điền đầy kim loại vào long khuôn hoặc làm kim loại chảy qua lỗ thoát của cối (hoặc chày) để tạo ra chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết. Ưu điểm: Do biến dạng dẻo, cấu trúc tinh thể bị biến dạng nên làm cho kim loại tăng độ cứng và độ bền. Kích thước chi tiết giảm, gọn nhẹ tiết kiệm được nhiều kim loại, năng suất lao động cao, thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao, do đó giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm. Nhược điểm: Hầu hết phôi trong quá trình dập đều ở trạng thái nóng, do vậy chất lượng bề mặt chi tiết thấp, độ chính xác không cao. Công nhân phải làm trong môi trường nóng, độc, khói bụi, tiếng ồn lớn gây hai tới sức khỏe người lao động. Thường phải sử dụng thiết bị lớn, đắt tiền, do vậy chỉ thích hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối. Dập tạo hình khối không thể tạo được các chi tiết hình thù phức tạp như công nghệ đúc. Hình 1.8. Một số sản phẩm của công nghệ dập khối Trong công nghệ dập khối có phương pháp gia công: rèn và dập nóng. Hiện nay các phương pháp này đang chiếm tỷ trọng rất lớn trong ngành công nghiệp, sản phẩm của nó được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế. 18 1.3. Khái quát phƣơng pháp rèn và dập nóng 1.3.1. Giới thiệu chung Rèn và dập nóng là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở trạng thái nóng. Kim loại được nung đến nhiệt độ tối đa cho phép, rồi rèn hoặc dập đến nhiệt độ tối thiểu cho phép, để được phôi hoặc chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết.Phôi hoặc chi tiết được gia công bằng phương pháp rèn dập có độ hạt nhỏ và mịn, tinh thể bền chặt nên cơ lý tính tốt hơn hẳn phôi hoặc chi tiết đúc. Hình 1.9. Gia công bằng phương pháp rèn và dập nóng Rèn và dập nóng chiếm một vị trí quan trọng trong ngành chế tạo máy và dụng cụ. Gia công bằng phương pháp rèn và dập nóng tiết kiệm được kim loại rất nhiều và đạt năng suất lao động cao. Ngành chế tạo máy và dụng cụ càng phát triển thì vai trò của rèn dập càng quan trọng. Người ta đã áp dụng các phương pháp rèn dập tiên tiến để giảm lượng dư gia công cơ khí đến mức tối thiểu, có nhiều chi tiết không cần gia công cơ khí tiếp theo nữa. Trong quá trình rèn và dập nóng thì 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 19 hơn các chi tiết đúc.Dễ cơ khí hoá, tự động hoá, gia công có năng suất cao nên giá thành hạ. Do vậy chi tiết nhận được tử rèn dập có những đặc tính nổi bật như độ bền cao, tính dẻo dai, rất tin cậy và kinh tế nên chúng rất lý tưởng để ứng dụng rộng dãi trong lĩnh vực sản xuất ô tô, xe máy, máy kéo, thiết bị nông nghiệp, dụng cụ cầm tay, thiết bị đường sắt.v.v… Thông thường các bộ phận làm từ vật rèn và dập nóng được sử dụng vào những vị trí chịu va đập mạnh, chịu mỏi, chịu ứng xuất cao như: trục bánh lái, trục bánh xe, thanh truyền... Ứng dụng thông thường khác là các chi tiết trong bộ truyền động như: tay biên, trục khuỷu, trục truyền động, càng gạt đổi số, bánh răng truyền động, bánh răng vi sai, trục phát động, khớp li hợp, khớp nối...Phần lớn các chi tiết này được rèn dập từ thép cacbon, thép hợp kim, ngoài ra còn từ các vật liệu khác như nhôm, chúng được coi là những vật liệu tân tiến nhất được dùng trong công nghiệp. Trong công nghệ rèn thì có rèn tự do và rèn khuôn. Rèn tự do là phương pháp gia công áp lực nóng, nó có thể hoàn thành chi tiết bằng phương pháp đơn giản nhất mà không cần phải sử dụng các đồ gá, dụng cụ phức tạp hay chuyên dùng. Còn rèn khuôn thì phôi biến dạng bị hạn chế trong lòng khuôn. Các chi tiết nhận được từ rèn tự do hay rèn khuôn gọi là vật rèn. Nếu vật rèn là thành phẩm nghĩa là sau đó không cần phải gia công cơ khí nữa, thì hình dạng và kích thước của nó phải phù hợp với hình dạng và kích thước của chi tiết trên bản vẽ. Phần lớn vật rèn là phôi để gia công cơ khí tiếp theo thành những chi tiết. Đó là những trường hợp yêu cầu về độ chính xác kích thước, chất lượng bề mặt của chi tiết cao hơn mà phương pháp rèn không đạt được. Với công nghệ rèn khuôn, căn cứ vào kết cấu của khuôn, người ta chia làm hai loại là rèn khuôn hở và rèn khuôn kín. Rèn khuôn hở, do có rãnh bavia, một phần kim loại có biến dạng tự do nên biến dạng kém, mức độ điền đầy khuôn không cao, tốn kim loại do tạo bavia, nhưng có ưu điểm là không cần định lượng kim loại chính xác. Thông thường rèn khuôn hở sử dụng để tạo các bán thành phẩm, khối lượng chi tiết có thể rèn được từ 1kg đến cả 386 tấn, sản phẩm có kích thước lớn, sản phẩm cần cơ tính 20 cao mà các phương pháp khác ko đáp ứng được. Sản phẩm của rèn khuôn hở là các thanh rèn, phôi cho các quá trình gia công khác, các chi tiết có dạng hình đĩa, hình đĩa có nấm, các hình găng, các dạng thanh thẳng, chế tạo được trục khuỷu, các sản phẩm có rãnh, bồn áp suất, cánh tua bin, các thiết bị và phụ tùng phục vụ cho nghành chế tạo máy. Hình 1.10.Sơ đồ nguyên lý rèn trong khuôn hở Hình 1.11. Một số sản phẩm từ rèn khuôn hở Rèn khuôn kín có khả năng điền đầy khuôn tốt, vật rèn không có ba via nên tiết kiệm kim loại, đòi hỏi định lượng kim loại chính xác và chế tạo khuôn phức tạp. Rèn khuôn kín thì có khả năng công nghệ là rèn chi tiết từ 50g đến 1,65 tấn, yêu cầu ít nguyên công hơn, dễ dàng cơ khí hóa và tự động hóa, cho sản phẩm có kích thước chính xác hơn, sản phẩm được dùng ngay sau khi rèn. Vì vậy mà sản phẩm của rèn 21