Tài liệu 1.cong nghe ren va dap khoi

trÇn ®øc cøu c«ng nghÖ rÌn vµ dËp khèi häc viÖn kü thuËt qu©n sù hµ néi - 2000 Lêi nãi ®Çu S¶n xuÊt rÌn dËp lµ mét trong nh÷ng ph-¬ng ph¸p gia c«ng kim lo¹i cæ x-a nhÊt vµ ®ãng vai trß quan träng trong sù ph¸t triÓn cña x· héi loµi ng-êi. Trong thêi ®¹i hiÖn nay, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña khoa häc vµ kü thuËt, s¶n xuÊt rÌn dËp cïng víi c¸c d¹ng gia c«ng ¸p lùc kh¸c vÉn tá râ vai trß cña chóng trong lÜnh vùc gia c«ng vËt liÖu nh»m kh«ng ngõng ®ãng gãp vµo viÖc n©ng cao n¨ng suÊt vµ chÊt l-îng s¶n phÈm, tiÕt kiÖm kim lo¹i vµ gi¶m chi phÝ s¶n xuÊt, ®¸p øng nhu cÇu vµ thÞ hiÕu ngµy cµng cao cña x· héi. §èi víi nÒn c«ng nghiÖp quèc phßng, c¸c s¶n phÈm rÌn dËp chiÕm mét tû träng ®¸ng kÓ trong lÜnh vùc chÕ t¹o ®¹n d-îc, vò khÝ - khÝ tµi, trang bÞ kü thuËt, c¸c ph-¬ng tiÖn chiÕn ®Êu vµ phôc vô chiÕn ®Êu, c¸c ®å qu©n dông kh¸c v.v.. V× thÕ, sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp s¶n xuÊt quèc phßng kh«ng thÓ kh«ng chó träng ®Õn lÜnh vùc nµy. §Ó ®¸p øng nhiÖm vô ®µo t¹o chuyªn ngµnh "C«ng nghÖ gia c«ng ¸p lùc" t¹i Häc viÖn KTQS, cuèn "C«ng nghÖ rÌn vµ dËp khèi" ®-îc biªn so¹n nh»m giíi thiÖu nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n, cÇn thiÕt cña c«ng nghÖ rÌn vµ dËp khèi, trªn c¬ së ®ã b¹n ®äc cã thÓ kh¶o s¸t, khai th¸c hoÆc thiÕt kÕ mét quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng ®èi víi s¶n phÈm cô thÓ. Tµi liÖu nµy bao gåm ba phÇn lín: PhÇn thø nhÊt: Giíi thiÖu nh÷ng vÊn ®Ò chung nhÊt vÒ s¶n xuÊt rÌn vµ dËp khèi, c¸c d¹ng vËt liÖu ®-îc sö dông trong c«ng nghÖ rÌn vµ dËp khèi, c¸c ph-¬ng ph¸p chuÈn bÞ ph«i, ¶nh h-ëng cña rÌn vµ dËp khèi ®Õn qu¸ tr×nh t¹o h×nh s¶n phÈm vµ lùa chän ph-¬ng ph¸p t¹o h×nh phï hîp. PhÇn thø hai: Giíi thiÖu c¸c ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña rÌn tù do, c¸c nguyªn c«ng ®-îc thùc hiÖn khi rÌn tù do vµ tæ chøc thùc hiÖn c¸c nguyªn c«ng ®ã trong c«ng nghÖ rÌn s¶n phÈm. PhÇn thø ba: Giíi thiÖu c«ng nghÖ dËp khèi ®-îc thùc hiÖn trªn c¸c thiÕt bÞ dËp v¹n n¨ng vµ mét sè thiÕt bÞ chuyªn dïng, ph-¬ng ph¸p tæ chøc thùc hiÖn c«ng nghÖ dËp trªn c¸c thiÕt bÞ nµy. 3 Tµi liÖu ®-îc biªn so¹n chñ yÕu nh»m phôc vô ®èi t-îng häc viªn chuyªn ngµnh C«ng nghÖ Gia c«ng ¸p lùc. Tuy nhiªn, tµi liÖu nµy cã thÓ còng bæ Ých ®èi víi c¸c ®èi t-îng häc viªn ngµnh C¬ khÝ nãi chung vµ b¹n ®äc quan t©m ®Õn lÜnh vùc s¶n xuÊt rÌn vµ dËp khèi. T¸c gi¶ bµy tá lêi c¶m ¬n ch©n thµnh tíi PGS-TS §inh B¸ Trô, TS §inh V¨n Phong vµ tËp thÓ bé m«n Gia c«ng ¸p lùc, Häc viÖn KTQS ®· nhiÖt t×nh ñng hé, gióp ®ì vµ ®ãng gãp nh÷ng ý kiÕn quý b¸u vÒ néi dung khoa häc vµ ph-¬ng ph¸p tr×nh bµy trong qu¸ tr×nh biªn so¹n vµ chuÈn bÞ xuÊt b¶n tµi liÖu nµy. Tuy nhiªn, do nhiÒu nguyªn nh©n, khi biªn so¹n tµi liÖu cho lÇn xuÊt b¶n nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng s¬ xuÊt vµ thiÕu sãt, rÊt mong b¹n ®äc cho ý kiÕn ®ãng gãp ®Ó lÇn xuÊt b¶n sau ®-îc tèt h¬n. T¸c gi¶ xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Mäi ý kiÕn ®ãng gãp xin göi vÒ theo ®Þa chØ: Bé m«n Gia c«ng ¸p lùc, Khoa C¬ khÝ, Häc viÖn KTQS, 100 §-êng Hoµng Quèc ViÖt, Q. CÇu giÊy, Hµ néi. t¸c gi¶ 4 PhÇn thø nhÊt Nh÷ng vÊn ®Ò chung Ch¬ng 1 VËt liÖu sö dông trong c«ng nghÖ rÌn vµ dËp khèi 1.1 Ph«i liÖu trong c«ng nghÖ rÌn vµ dËp khèi Còng nh c¸c d¹ng gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc kh¸c, rÌn vµ dËp khèi dùa trªn c¬ së sö dông tÝnh dÎo cña vËt liÖu ®Ó lµm biÕn d¹ng ph«i vµ t¹o h×nh s¶n phÈm. V× vËy, vËt liÖu ®Ó rÌn vµ dËp khèi ph¶i lµ vËt liÖu cã tÝnh dÎo cao, vÝ dô nh c¸c lo¹i thÐp, c¸c lo¹i hîp kim mµu, chñ yÕu lµ hîp kim nh«m, hîp kim magie, hîp kim ®ång vµ mét sè hîp kim niken, hîp kim titan, v.v.. Th«ng thêng, kim lo¹i nguyªn chÊt cã tÝnh dÎo cao h¬n c¸c hîp kim cña chóng. Ch¼ng h¹n nh ®èi víi thÐp, khi t¨ng hµm lîng cacbon, silic, mangan, photpho, lu huúnh vµ c¸c nguyªn tè hîp kim, th× tÝnh dÎo cña thÐp gi¶m ®i. NÕu trong thÐp cã hµm lîng S > 0,045% th× thÐp dÔ bÞ gißn nãng, tøc lµ dÔ bÞ nøt nãng trong kho¶ng nhiÖt ®é rÌn. Cßn photpho lµm gi¶m ®é dÎo cña thÐp khi gia c«ng ë tr¹ng th¸i nguéi (nøt nguéi). Khi t¨ng hµm lîng cacbon, trong thÐp sÏ t¹o ra pha cacbit nhiÒu h¬n lµm gi¶m tÝnh dÎo vµ ®é rÌn, ngoµi ra cßn lµm gi¶m tÝnh hµn cña thÐp. Silic trong thÐp víi hµm lîng lín h¬n 1,7% sÏ lµm gi¶m tÝnh hµn cña thÐp. Mangan cã t¸c dông lµm gi¶m ¶nh hëng xÊu cña lu huúnh nhng l¹i lµm gi¶m ®é dÉn nhiÖt, dÔ g©y qu¸ nhiÖt khi nung. C¸c yÕu tè hîp kim nh Ni, Cr, Mo, V, W ... lµm gi¶m ®é dÉn nhiÖt cña thÐp, mét sè nguyªn tè hîp kim t¹o c¸cbit nh Mo, W l¹i dÔ g©y qu¸ nhiÖt. V× thÕ, khi rÌn vµ dËp nãng thÐp cao cacbon vµ thÐp hîp kim cao cÇn ph¶i cã c¸c chÕ ®é gia c«ng ®Æc biÖt. Mét sè hîp kim mµu cã tÝnh dÎo thÊp, ngoµi ra cßn cã kho¶ng nhiÖt ®é rÌn dËp nhá vµ rÊt dÔ nh¹y c¶m víi tèc ®é biÕn d¹ng, víi s¬ ®å tr¹ng th¸i øng suÊt vµ sù kh«ng ®ång ®Òu biÕn d¹ng nªn ®ßi hái ph¶i cã chÕ ®é gia c«ng nghiªm ngÆt h¬n n÷a. 5 TÝnh dÎo cña vËt liÖu ®· ®îc giíi thiÖu trong ch¬ng tr×nh VËt liÖu häc, Lý thuyÕt biÕn d¹ng dÎo vµ Lý thuyÕt gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc. Môc ®Ých cña phÇn nµy lµ xem xÐt c¸c d¹ng ph«i cã kh¶ n¨ng sö dông ®Ó rÌn vµ dËp nãng (h×nh d¹ng, kÝch thíc, ph¬ng ph¸p t¹o ph«i, vµ lÜnh vùc sö dông). 1.1.1 Thái ®óc (gï ®óc) Thái ®óc (cßn gäi lµ gï ®óc) ®îc ®óc trong c¸c khu«n ®óc thái t¹i c¸c ph©n xëng luyÖn thÐp hoÆc ph©n xëng ®óc lín chñ yÕu dïng lµm ph«i ban ®Çu cho ph©n xëng c¸n ph¸ hoÆc ph©n xëng rÌn. a) H×nh d¹ng vµ khèi lîng Thái thÐp (thái ®óc b»ng thÐp) dïng ®Ó rÌn cã khèi lîng thêng tõ 200 kg ®Õn 350 tÊn. Thái thÐp (h×nh 1.1) thêng bao gåm ba phÇn: phÇn ®Çu (1), phÇn gi÷a (2), vµ phÇn ®u«i (3). PhÇn ®Çu vµ phÇn ®u«i lµ nh÷ng phÇn cã nhiÒu khuyÕt tËt nªn thêng ph¶i c¾t bá tríc khi rÌn. PhÇn gi÷a cã d¹ng h×nh th¸p côt cã tõ 6 ®Õn 12 c¹nh víi ®é c«n tõ 0o30’ ®Õn 1o. §Ó tiÖn cho rÌn dËp, gï thÐp thêng cã tû lÖ gi÷a ®é dµi vµ ®êng kÝnh trung b×nh vµo kho¶ng 1,82,5. Sau khi Ðp c¹nh, tû lÖ nµy t¨ng lªn tíi 2,12,8 ®Ó khi chån ph«i kh«ng bÞ cong. Trêng hîp trong qu¸ tr×nh rÌn kh«ng cÇn ®Õn nguyªn c«ng chån th× tû lÖ nµy cã thÓ lªn tíi 44,5. TiÕt diÖn ngang cña gï cã thÓ cã d¹ng trßn, d¹ng ®a gi¸c ®Òu (612 c¹nh). C¸c c¹nh h¬i lâm vµo theo suèt chiÒu dµi hoÆc mét phÇn ph«i. H×nh 1.1 H×nh d¹ng cña gï ®óc b»ng thÐp Gï thÐp dïng ®Ó rÌn thêng ®îc ®óc tõ thÐp l¾ng (h×nh 1.1), tøc lµ thÐp ®îc khö oxy tríc khi ®æ khu«n. Trong trêng hîp nµy gï thÐp cã ®é mÞn chÆt cao h¬n so víi gï thÐp ®îc ®óc tõ thÐp s«i. b) CÊu tróc tinh thÓ cña thái thÐp NÕu c¾t däc trôc gï thÐp l¾ng, quan s¸t thÊy cÊu tróc tinh thÓ cña gï thÐp theo tiÕt diÖn ®øng kh¸c nhau, do qu¸ tr×nh kÕt tinh cña kim lo¹i trong khu«n x¶y ra kh«ng gièng nhau. 6 Qu¸ tr×nh kÕt tinh tríc hÕt b¾t ®Çu tõ vá khu«n nguéi vµ kÕt thóc ë lâi gï, vá ngoµi cña gï lµ mét líp kim lo¹i máng 1 cã ®é h¹t rÊt mÞn do tèc ®é lµm nguéi nhanh. TiÕp gi¸p víi líp vá máng nµy vµ vu«ng gãc víi thµnh khu«n lµ c¸c nh¸nh tinh thÓ ®en®rit, ®Çu tiªn lµ c¸c líp cã ®é h¹t nhá 2, tiÕp sau lµ líp cã ®é h¹t lín 3, tiÕp sau n÷a lµ líp lín h¬n 4 cã híng kÕt tinh h¬i nghiªng mét gãc so víi líp ngoµi. Gi÷a thái lµ líp kim lo¹i kÕt tinh sau cïng, t¹o ra c¸c tinh thÓ ®¼ng híng hoÆc c¸c tinh thÓ ®en®rit s¾p xÕp hçn lo¹n xen kÏ víi c¸c h¹t lín 6. Tû lÖ gi÷a phÇn vá cã tinh thÓ ®en®rit víi phÇn lâi cã cÊu tróc h¹t ®¼ng trôc phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn kÕt tinh (tèc ®é lµm nguéi, thêi gian lµm nguéi, nhiÖt ®é ...) vµ thµnh phÇn ho¸ häc cña gï thÐp. Nãi chung chÊt lîng phÇn lâi kÐm h¬n so víi phÇn vá gï. H×nh 1.2 S¬ ®å cÊu t¹o cña gï ®óc b»ng thÐp c) C¸c khuyÕt tËt cña thái ®óc 1. Lç co. Kim lo¹i láng cã thÓ tÝch lín h¬n kim lo¹i ®· kÕt tinh. V× vËy, sau khi ®æ khu«n, kim lo¹i kÕt tinh sÏ cã thÓ tÝch nhá ®i vµ ®Ó l¹i c¸c lç hæng. Lç hæng nµy ®îc gäi lµ lç co. Lç co thêng n»m ë phÇn ®Çu cña gï, cã thÓ lín hoÆc cã thÓ nhá tuú thuéc vµo ph¬ng ph¸p ®óc vµ kÝch thíc gï. Khi ®óc cÇn chó ý sao cho phÇn lç co nµy chØ n»m ë phÇn ®Çu cña gï ®óc ®Ó khi c¾t ®i tiÕt kiÖm ®îc kim lo¹i h¬n. 2. Rç khÝ. Khi kÕt tinh cã mét phÇn nhá c¸c chÊt khÝ kh«ng kÞp tho¸t ra khái khu«n ®óc, t¹o thµnh c¸c bät khÝ, g©y rç khÝ. Khi rÌn, nÕu c¸c bät khÝ nµy kh«ng g©y oxy ho¸ th× chóng ®îc hµn l¹i. 3. Thiªn tÝch. Thái ®óc kh«ng chØ cã cÊu tróc kh«ng ®ång nhÊt khi kÕt tinh mµ nã cßn kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc. Ph©n biÖt hai lo¹i thiªn tÝch lµ thiªn tÝch vïng vµ thiªn tÝch h¹t (thiªn tÝch ®en®rit). Thiªn tÝch vïng ®îc ®Æc trng b»ng sù gia t¨ng t¹p chÊt theo híng tõ bÒ mÆt vµo phÇn lâm co, n¬i kim lo¹i 7 kÕt tinh sau cïng (c¸c t¹p chÊt phi kim thêng nhÑ h¬n). Thiªn tÝch ®en®rit lµ do sù gia t¨ng t¹p chÊt kÓ tõ trôc ®en®rit ®Õn mÆt ngo¹i vi cña ®en®rit. Møc ®é thiªn tÝch phÇn lín phô thuéc vµo ®Æc ®iÓm cña gi¶n ®å tr¹ng th¸i. Thùc tÕ cho thÊy hîp kim cïng tinh dÔ bÞ thiªn tÝch h¬n hîp kim t¹o thµnh dung dÞch r¾n. Møc ®é thiªn tÝch cã thÓ gi¶m xuèng nÕu lµm nguéi nhanh, sau ®ã lµm nguéi chËm vËt ®óc. 4. SÑo. Khi rãt thÐp vµo khu«n cã nh÷ng h¹t kim lo¹i b¾n lªn thµnh khu«n vµ ®«ng cøng ngay. Khi thÐp láng ch¶y ®Õn chç ®ã th× c¸c h¹t nµy ®· bÞ oxy ho¸, kh«ng hoµ tan ®îc vµo kim lo¹i láng vµ t¹o thµnh sÑo. Khi rÌn, c¸c sÑo nµy sÏ bÞ bong ra. 5. T¹p phi kim. C¸c t¹p phi kim lÉn trong xØ cã thÓ r¬i vµo kim lo¹i láng vµ trong thái thÐp, t¹p chÊt nµy lµm gi¶m phÈm chÊt cña vËt ®óc. 6. C¸c vÕt nøt r¹n. Thái thÐp cã thÓ bÞ nøt däc hoÆc nøt ngang ë bªn ngoµi hoÆc bªn trong. VÕt nøt ngang ngoµi thêng xuÊt hiÖn khi lµm nguéi do khuyÕt tËt cña khu«n mµ dßng kim lo¹i láng kh«ng kÞp thêi bæ sung vµo lâm co theo chiÒu dµi. VÕt nøt däc ngoµi chñ yÕu lµ do lµm nguéi nhanh däc c¸c c¹nh cña thµnh khu«n vµ ®i s©u vµo vïng tinh thÓ d¹ng cét. §Ó tr¸nh khuyÕt tËt nµy, h×nh d¹ng cña thái ®óc thêng cã d¹ng ®a gi¸c ®Òu nhiÒu c¹nh. MÆt kh¸c còng kh«ng nªn ®óc thái cã tiÕt diÖn h×nh trßn v× trong trêng hîp nµy kh¶ n¨ng t¹o vÕt nøt däc trong thêi gian lµm nguéi sÏ lín h¬n do khi lµm nguéi cã sù gi¶m nhiÖt ®é vµ sù chªnh lÖch lín vÒ nhiÖt ®é gi÷a phÇn t©m thái ®óc vµ mÆt ngoµi theo chu vi vµ cã nguy c¬ xuÊt hiÖn øng suÊt nhiÖt. øng suÊt nhiÖt sÏ ph¸t triÓn m¹nh khi cã sù thay ®æi vÒ thÓ tÝch do chuyÓn biÕn pha lµm xuÊt hiÖn øng suÊt tiÕp tuyÕn lín vµ t¹o thµnh c¸c vÕt nøt däc ngoµi. VÕt nøt trong xuÊt hiÖn khi nung chñ yÕu lµ do khi nung thái thÐp nguéi trong lß nãng g©y øng suÊt nhiÖt ®é. 7. Vßng khíp. V× mét lý do nµo ®ã, khi rãt thÐp láng dßng thÐp bÞ ng¾t qu·ng, kh«ng liªn tôc, lµm phÇn díi thái thÐp ®· ®«ng ®Æc mµ phÇn trªn cha kÞp ch¶y xuèng, khi rãt tiÕp th× phÇn díi ®· bÞ oxy ho¸ bÒ mÆt t¹o thµnh mÆt ng¨n c¸ch gi÷a hai phÇn vµ khi rÌn sÏ bÞ nøt. d) ChuÈn bÞ thái ®óc tríc khi rÌn sau: 8 Thái ®óc tríc khi rÌn cÇn ®îc lµm s¹ch bÒ mÆt. Cã c¸c c¸ch lµm s¹ch bÒ mÆt - Lµm s¹ch b»ng ngän löa ®Ìn x× - dïng ®Ìn x× nhiÖt ®é cao lµm s¹ch c¸c khuyÕt tËt sÑo vµ hµn c¸c vÕt nøt nhá trªn bÒ mÆt. Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ lµm tho¸t cacbon trªn líp bÒ mÆt. - Lµm s¹ch b»ng bóa tay - dïng bóa kh«ng khÝ nÐn cÇm tay ®ôc s¹ch nh÷ng khuyÕt tËt nh sÑo, xØ, v.v.. Ph¬ng ph¸p nµy ®¬n gi¶n nhng n¨ng suÊt thÊp. - Mµi ph¸ - dïng cho c¸c lo¹i thÐp quý, thÐp cøng. HiÖn ®ang ®îc øng dông nhiÒu v× ngµy nay cã nh÷ng ph¬ng ph¸p mµi rÊt n¨ng suÊt. - TiÖn ph¸ - dïng tiÖn ph¸ líp bªn ngoµi cã khuyÕt tËt tríc khi ®em rÌn. 1.1.2 ThÐp c¸n ThÐp c¸n ®îc sö dông ®Ó rÌn vµ dËp khèi bao gåm c¸c lo¹i s¶n phÈm c¸n kh¸c nhau vÒ h×nh d¹ng, kÝch thíc vµ cÊp chÝnh x¸c: - ThÐp c¸n h×nh - bao gåm c¸c lo¹i thÐp h×nh cã tiÕt diÖn ®¬n gi¶n nh vu«ng, trßn, lôc l¨ng, ch÷ nhËt, tam gi¸c ... ®Õn lo¹i cã tiÕt diÖn phøc t¹p (h×nh 1.3a,b). - ThÐp c¸n chu kú - s¶n phÈm c¸n cã tiÕt diÖn thay ®æi theo chu kú däc chiÒu dµi phï hîp víi ph«i rÌn (h×nh 1.3c). - ThÐp tÊm - thÐp tÊm dµy (s>5 mm) cã thÓ ®îc c¾t ®Þnh h×nh tríc khi ®a lªn m¸y dËp (h×nh 1.3d). H×nh 1.3 C¸c d¹ng s¶n phÈm c¸n h×nh 1.1.3 C¸c lo¹i ph«i kh¸c a) Ph«i rÌn 9 §èi víi c¸c chi tiÕt cã h×nh d¸ng phøc t¹p, s¶n lîng kh«ng cao, ®îc chuÈn bÞ qua rÌn tù do, sau ®ã ®îc ®a vµo c¸c m¸y dËp. §©y lµ mét trong nh÷ng kh©u chuÈn bÞ ph«i cho dËp khèi ®îc ®îc ¸p dông kh¸ phæ biÕn khi dËp trªn m¸y bóa trong ®iÒu kiÖn kh«ng ®ñ thiÕt bÞ rÌn - dËp. b) Ph«i ®óc Nh»m c¶i thiÖn tæ chøc cña vËt ®óc, vËt ®óc cã thÓ ®îc ®a qua dËp khèi ®Ó tinh chØnh kÝch thíc vµ thay ®æi tæ chøc h¹t. c) Ph«i qua gia c«ng c¬ Trong trêng hîp dËp khèi nguéi hoÆc dËp trong khu«n kÝn cÇn cã vËt dËp víi ®é chÝnh x¸c cao, nhiÒu khi sau khi dËp kh«ng cÇn gia c«ng c¬ tiÕp sau, ngêi ta cã thÓ sö dông ph«i ®· qua gia c«ng c¬ ®Ó dËp nh»m ®¶m b¶o n¨ng suÊt, chÊt lîng vµ phÇn nµo tiÕt kiÖm kim lo¹i. 1.2 C¾t ph«i Tríc khi rÌn hoÆc dËp mét s¶n phÈm, cÇn ph¶i tÝnh to¸n chän kÝch thíc ph«i sao cho thÓ tÝch vµ kÝch thíc ph«i cµng gÇn gièng víi h×nh d¹ng s¶n phÈm cµng tèt. Trêng hîp tèi thiÓu lµ ph¶i c¾t ph«i cã thÓ tÝch phï hîp víi s¶n phÈm. Trõ khi ph¶i rÌn mét chi tiÕt lín tõ gï ®óc, c¸c trêng hîp cßn l¹i sö dông s¶n phÈm c¸n lµm ph«i th× cÇn ph¶i c¾t s¶n phÈm c¸n cã chiÒu dµi phï hîp. Qu¸ tr×nh c¾t ph«i thêng ®îc thùc hiÖn trong c¸c ph©n xëng chuÈn bÞ. Cã c¸c ph¬ng ph¸p c¾t sau: 1.2.1 C¾t trªn m¸y c¾t H×nh 1.4 S¬ ®å c¾t ph«i trªn m¸y c¾t Thanh c¸n 1 ®îc ®a tíi m¸y c¾t, ®Æt trªn bµn m¸y vµ dÞch chuyÓn trªn con l¨n dÉn 6 cho ®Õn khi ch¹m vµo c÷ chÆn 4. Sau ®ã, tÊm kÑp 2 h¹ xuèng, nhê lùc kÑp thanh c¸n ®îc kÑp chÆt trªn m¸y. TiÕp theo, cho m¸y vËn hµnh lìi c¾t trªn 3 vµ lìi c¾t díi 5 sÏ c¾t ph«i. PhÇn ®îc c¾t sÏ r¬i vµo thïng chøa ph«i. C¬ häc cña qu¸ tr×nh c¾t ph«i thanh (h×nh 1.5): 10 Lìi c¾t trªn vµ lìi c¾t díi víi gãc mµi s¾c  = 90o ®îc ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng hë z. Qu¸ tr×nh c¾t x¶y ra theo ba giai ®o¹n sau: H×nh 1.5 S¬ ®å t¸c dông lùc vµ h×nh d¹ng mÆt c¾t khi c¾t ph«i trßn trªn m¸y c¾t a) vïng bÞ dËp; b) vïng bÞ th¾t; c) vïng bÞ c¾t b»ng lìi c¾t; d) vïng bÞ vì 1) vµ 3) lìi c¾t; 2) tÊm chÆn ph«i; 4) c÷ chÆn ë giai ®o¹n ®Çu, hai lìi c¾t 1 vµ 3 ch¹m vµo ph«i cã ®êng kÝnh D0 sÏ t¹o thµnh mét ngÉu lùc cã m«men P.a. M«men cña ngÉu lùc nµy cã xu híng lËt ngîc vµ lµm cong ph«i, chÝnh v× vËy c¸c lìi c¾t nµy ngËp vµo kim lo¹i ph«i chØ mét phÇn diÖn tÝch c«ng t¸c cña chóng. T¹i bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a ph«i vµ lìi c¾t, bÒ mÆt ph«i bÞ dËp bÑp. øng suÊt tiÕp xóc t¹i ®©y t¨ng dÇn lªn cïng víi tèc ®é biÕn d¹ng vµ trë lùc biÕn d¹ng theo møc ®é ngËp s©u dÇn cña lìi c¾t. ë giai ®o¹n nµy lìi c¾t ngËp vµo ph«i lµm phÇn ph«i tú trªn gèi tùa cña c÷ chÆn 4 quay ®i mét gãc ®¸ng kÓ n gäi lµ gãc uèn. PhÇn ph«i ®îc gi÷ l¹i trªn r·nh dÉn híng nhê lùc chÆn N cña tÊm chÆn 2 hÇu nh kh«ng bÞ quay, nªn gãc z nhá. V× r»ng n > z cho nªn møc ®é bÞ dËp bÑp t¹i c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc cña ph«i víi lìi c¾t trªn vµ lìi c¾t díi kh«ng ®Òu. C¸c gãc n vµ z cßn ®îc gäi lµ c¸c gãc dËp bÑp. ë giai ®o¹n hai lìi c¾t tiÕp tôc ®i xuèng vµ t¹o ra phÇn dËp bÑp víi øng suÊt t¨ng dÇn cho ®Õn khi xuÊt hiÖn vÕt nøt t¹i mçi mÐp cña lìi c¾t. 11 Giai ®o¹n ba ®îc ®Æc trng b»ng sù ph¸t triÓn cña vÕt nøt t¹i mçi mÐp lìi c¾t vµ bÎ g·y ph«i. Trªn mÆt c¾t cña ph«i xuÊt hiÖn ba vïng ®Æc trng cho ba giai ®o¹n c¾t nµy. Ngoµi c¸c lùc t¸c dông P (Pt cña lìi c¾t trªn vµ Pd cña lìi c¾t díi), trªn h×nh 1.5 cßn thÓ hiÖn c¸c lùc ma s¸t tiÕp xóc (Q vµ Pt cña lìi c¾t trªn vµ G vµ P d cña lìi c¾t díi) vµ c¸c lùc Q vµ G lµm t¨ng khe hë gi÷a ph«i vµ c¸c lìi c¾t. Trong c«ng nghÖ c¾t ph«i, ngêi ta phÊn ®Êu sao cho chÊt lîng mÆt c¾t tèt nhÊt, tøc lµ c¸c mÆt c¾t ph¶i t¹o ra hai vÕt nøt ®Ó chóng gÆp nhau vµ t¹o thµnh mÆt c¾t liªn tôc. NÕu khe hë z qu¸ nhá, c¸c vÕt nøt kh«ng gÆp nhau vµ mÆt c¾t kh«ng ph¶i lµ mÆt c¾t liªn tôc, khi dËp c¸c ph«i nµy dÔ xuÊt hiÖn c¸c nÕp gÊp. Ngîc l¹i, nÕu khe hë z gi÷a hai lìi c¾t qu¸ lín th× dÔ cã ba via vµ nhiÒu khi lµm mÎ c¶ lìi c¾t. Lùc kÑp N qu¸ nhá th× m«men uèn P.a sÏ lµm ph«i bÞ quay ®i mét gãc lín h¬n vµ còng dÔ t¹o thµnh bavia. Khi c¾t cã thÓ xuÊt hiÖn c¸c vÕt nøt ngang trªn mÆt c¾t. Nguyªn nh©n chñ yÕu lµ do øng suÊt d qu¸ lín xuÊt hiÖn khi lìi c¾t ngËm vµo ph«i. VÕt nøt ngang thêng xuÊt hiÖn ®èi víi c¸c hîp kim gißn, nhÊt lµ khi c¾t ph«i ë nhiÖt ®é thÊp. V× vËy, ®Ó tr¸nh khuyÕt tËt nµy thêng tiÕn hµnh nung s¬ bé thanh c¸n ®Õn nhiÖt ®é 450  500o C trong c¸c lß nung chuyªn dông. Thùc tÕ s¶n xuÊt cho thÊy khe hë z gi÷a hai lìi c¾t trªn vµ díi thêng lÊy b»ng 2  4% chiÒu dµy (Ho) hoÆc ®êng kÝnh (Do) cña ph«i. Trong trêng hîp ®Ò phßng lìi c¾t bÞ cïn vµ sù dÞch chuyÓn cña lìi c¾t do ®µn håi th× khe hë gi÷a c¸c lìi c¾t thêng lÊy cao h¬n vµ ®¹t tíi 5  6% Do. Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p c¾t ph«i trªn m¸y c¾t lµ khi lùc kÑp ph«i kh«ng ®ñ th× gãc v¸t ë mÆt c¾t cã thÓ ®¹t tíi 12o g©y phÕ phÈm vµ l·ng phÝ kim lo¹i. ThËm chÝ ë nh÷ng ph«i ®îc c¾t ra víi gãc v¸t kho¶ng 2  3o khi cã lùc chÆn ®ñ lín thêng còng lµ nh÷ng mÆt cong kh«ng thÓ tÝnh to¸n ®îc. ChÝnh c¸c mÆt cong nµy còng lµm ¶nh hëng lín ®Õn hÖ sè sö dông kim lo¹i. §Ó kh¾c phôc nhîc ®iÓm nµy, ngêi ta sö dông ph¬ng ph¸p c¾t ph«i b»ng khu«n c¾t. 1.2.2 C¾t b»ng khu«n c¾t §Ó n©ng cao chÊt lîng mÆt c¾t, ®èi víi ph«i thanh kh«ng lín l¾m (D  50 mm) hoÆc trong trêng hîp thiÕu m¸y c¾t ngêi ta thêng dïng c¸c khu«n c¾t trªn 12 m¸y Ðp trôc khuûu v¹n n¨ng. Khi c¾t ph«i thanh trong khu«n c¾t sö dông c¸c s¬ ®å sau [5]: 1. C¾t ph«i thanh kh«ng cã kÑp ph«i vµ t¹o thµnh mÆt vì tù nhiªn do c¸c vÕt nøt vît tríc t¹o thµnh. 2. C¾t ph«i thanh cã kÑp ph«i theo tiÕt diÖn ngang hoÆc theo híng kÝnh trong c¸c khu«n c¾t. 3. C¾t ph«i thanh cã nÐn Ðp däc trôc. VÒ mÆt c«ng nghÖ, s¬ ®å c¾t thø nhÊt kh«ng kh¸c so víi s¬ ®å c¾t ph«i thanh trªn m¸y c¾t. S¬ ®å c¾t thø hai ®îc thùc hiÖn díi d¹ng mét sè ph¬ng ¸n, trong ®ã ph¬ng ¸n c¾t b»ng dao c¾t cã h×nh d¹ng b¹c liÒn lµ phæ biÕn h¬n c¶. §Ó ®Æt ph«i tù do vµo c¸c b¹c liÒn, kÝch thíc b¹c ph¶i h¬i lín h¬n so víi kÝch thíc cña ph«i thanh cã dung sai d¬ng. §iÒu nµy lµm cho ph«i thanh bÞ nghiªng ë giai ®o¹n thø nhÊt vµ bÞ uèn ë giai ®o¹n thø hai, ®Ó sau ®ã thùc hiÖn theo s¬ ®å c¾t ph«i ®îc kÑp theo tiÕt diÖn ngang. ChÊt lîng mÆt c¾t theo ph¬ng ph¸p nµy cao h¬n so víi c¾t th«ng thêng. D¹ng hoµn thiÖn h¬n lµ c¾t theo s¬ ®å thø hai nhê sö dông dao c¾t díi d¹ng b¹c ghÐp hai nöa. MÆc dï kh«ng ®¹t ®îc sù tiÕp xóc hoµn toµn gi÷a bÒ mÆt lµm viÖc cña b¹c víi kÝch thíc ph«i ®· cho, nhng kh«ng cßn khe hë gi÷a c¸c b¹c hai nöa vµ ph«i thanh theo híng ghÐp vµo nhau vµ lo¹i ®îc sù cong vªnh cña thanh c¸n vµ ph«i. C¾t theo s¬ ®å thø ba kh¸c víi tÊt c¶ c¸c ph¬ng ph¸p c¾t trªn ®©y v× nã ®¶m b¶o biÕn d¹ng trît dÎo cña mét phÇn ph«i thanh so víi phÇn cßn l¹i mµ kh«ng t¹o thµnh vÕt nøt tríc hoÆc vïng g·y. Khe hë t¹i mÆt ph¼ng c¾t trong trêng hîp nµy kh«ng chØ lµ kh«ng cÇn thiÕt, mµ cßn cã h¹i. §Ó thùc hiÖn s¬ ®å c¾t nµy, sö dông c¸c lìi c¾t ghÐp d¹ng b¹c vµ Ðp chÆt däc trôc ph«i ®Ó khö khe hë gi÷a ph«i thanh vµ lç b¹c ë vÞ trÝ ghÐp. Lùc nÐn Ðp cÇn ph¶i ®ñ ®Ó kh¾c phôc ¸p lùc th¸o ra khi l¾p ph«i. Do vËy, tríc khi c¾t ph«i kim lo¹i n»m ë tr¹ng th¸i øng suÊt nÐn, tr¹ng th¸i øng suÊt nµy lo¹i trõ kh¶ n¨ng t¹o vÕt nøt vu«ng gãc khi cã biÕn d¹ng trît. Ph«i ®îc c¾t theo ph¬ng ph¸p nµy cã bÒ mÆt nh½n vµ kh«ng cã gãc v¸t. Ngoµi ra, nhê trît Ðp cã thÓ c¾t c¸c ph«i ng¾n h¬n víi ®é chÝnh x¸c theo chiÒu dµi 0,1 mm. NÕu nh trªn m¸y c¾t chØ cã thÓ c¾t ®îc c¸c ph«i cã tû sè Lo/Do  0,7  0,8 th× khi c¾t b»ng khu«n c¾t tû sè nµy cã thÓ gi¶m xuèng cßn 0,5  0,6 vµ ®«i khi víi thÐp cøng (thÐp æ l¨n ch¼ng h¹n) th× tû sè nµy cã thÓ xuèng tíi 0,3. 1.2.3 KÕt cÊu vµ thiÕt kÕ dông cô c¾t 13 KÝch thíc bao cña lìi c¾t phô thuéc vµo kho¶ng trèng ®Ó l¾p nã trong m¸y c¾t vµ trong khu«n c¾t. ChiÒu dµy b cña lìi c¾t (h×nh 1.6) phô thuéc vµo s¬ ®å l¾p nã. NÕu c¸c lìi c¾t ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng lµ z th×: b Ez 2 (1.1) trong ®ã: E - kho¶ng c¸ch gi÷a hai mÆt ph¼ng l¾p lìi c¾t. NÕu lìi c¾t l¾p xÝt nhau kh«ng cã khe hë th×: b (1.2) E 2 H×nh 1.6 KÕt cÊu lìi c¾t ë vÞ trÝ lµm viÖc a) ®Ó c¾t ph«i trßn; b) ®Ó c¾t ph«i vu«ng; c) lìi c¾t cña m¸y cã lùc c¾t 4,4 MN Trong trêng hîp nh vËy ngêi ta lµm r·nh vÒ mét phÝa cña lìi c¾t cã ®é réng lµ z/2. ¦u viÖt cña lo¹i lìi c¾t nµy (h×nh 1.6) lµ khe hë z lu«n ®îc ®¶m b¶o vµ nÕu c¸c lìi c¾t bÞ d¬ th× ®iÒu chØnh l¹i còng dÔ h¬n, chÝnh x¸c h¬n vµ lu«n ®¶m b¶o c¸c lìi c¾t chuyÓn ®éng song song nhau. ChiÒu dµy lìi c¾t thêng lÊy kho¶ng (0,40,5)Do (hoÆc (0,40,5)Ho). ChiÒu cao lìi c¾t ®îc chän c¨n cø vµo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c mÆt tú cña lìi c¾t trªn m¸y vµ lµ lîng cÇn thiÕt ®Ó tr¸nh sù va ®Ëp gi÷a hai lìi c¾t: h H max  C 2 trong ®ã: Hmax - chiÒu cao hë cña kho¶ng trèng l¾p lìi c¾t ; vµ C - lîng trïng nhau (lîng gèi nhau) cña hai lìi c¾t. Lîng C cã thÓ ®îc tÝnh nh sau: C  16  2 kH o hoÆc C  16  2 kD o 14 trong ®ã: k - hÖ sè tû lÖ, phô thuéc vµo kÝch thíc ph«i (b¶ng 1.1). B¶ng 1.1 HÖ sè k vµ C phô thuéc vµo kÝch thíc Do (Ho) Do hoÆc Ho, mm k C, mm 40 0,02 16,8 60 0,04 18,4 80 0,05 20,0 100 0,06 22,0 120 0,07 24,4 160 0,08 28,8 B¶ng 1.1 180 250 32,0 41 0,09 0,1 ChiÒu dµi L cña lìi c¾t hoµn toµn phô thuéc vµo kho¶ng kh«ng cña m¸y c¾t dïng ®Ó l¾p lìi c¾t. Khi c¾t ph«i trßn th× øng víi mçi lo¹i ®êng kÝnh cã mét cÆp lìi c¾t riªng, nªn cÇn ph¶i lµm b¸n kÝnh lîn cña lìi c¾t ë mÐp c¾t ®Ó dÔ dµng ®Èy ph«i qua lç c¾t (R thêng lÊy b»ng 12%Do), cßn ®èi víi ph«i vu«ng th× cã thÓ c¾t ®îc tÊt c¶ c¸c lo¹i ph«i cã Ho  Hp (Hp lµ kÝch thíc cña ph«i vu«ng lín nhÊt cã thÓ c¾t ®îc). MÐp c¾t cña c¸c lìi c¾t cã thÓ lµm vu«ng hoÆc nhän, nhng nÕu lµm nhän th× còng kh«ng ®îc nhá h¬n 85o, v× nÕu mÐp c¾t nhän cã thÓ lµm gi¶m lùc c¾t nhng l¹i lµm t¨ng bÒ mÆt bÞ dËp, do ®ã chØ dïng ®Ó c¾t vËt liÖu gißn ë tr¹ng th¸i nguéi. §èi víi ph«i cã tiÕt diÖn vu«ng thêng ®îc c¾t theo chiÒu ®êng chÐo v× c¾t theo ®êng chÐo mÆt c¾t Ýt bÞ dËp h¬n vµ c«ng c¾t theo ®êng chÐo còng gi¶m tõ 15 ®Õn 20% so víi c«ng c¾t theo c¹nh ph«i. Sau khi x¸c ®Þnh c¸c kÝch thíc bao cña lìi c¾t vµ biÕt hµnh tr×nh cña m¸y c¾t, tiÕn hµnh vÏ c¸c lìi c¾t ë vÞ trÝ cao nhÊt vµ x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®Çu cña lìi c¾t khi kh«ng lµm viÖc Hmax, ®ång thêi x¸c ®Þnh ®é trïng C cña hai lìi c¾t. Khi x©y dùng r·nh bao c«ng t¸c ®Ó c¾t ph«i trßn, sö dông b¸n kÝnh R cho s½n (®èi víi ph«i cô thÓ). §Ó dÔ ®a ph«i vµo lç c¾t gi÷a hai lìi c¾t, ngêi ta thêng lµm lç nµy theo h×nh ovan cã ®êng kÝnh lín lµ hd, trong ®ã kho¶ng c¸ch gi÷a hai t©m c¸c b¸n kÝnh R cña hai lìi c¾t ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 2m = 2(0,05  0,20)R §Ó ph«i sau khi c¾t tù r¬i ra khái r·nh c¾t, ngêi ta thêng lµm gãc nghiªng c¹nh bªn  = 812o (h×nh 1.7a). Tõ h×nh 1.7 suy ra r»ng, hµnh tr×nh h÷u hiÖu cña lìi c¾t trªn ®îc tÝnh nh sau: 15 X = Do - (Hd - S) trong ®ã: S - hµnh tr×nh toµn phÇn cña m¸y c¾t. H×nh 1.7 S¬ ®å thiÕt kÕ lìi c¾t ®Ó c¾t ph«i thanh a) lìi c¾t ph«i trßn; b) lìi c¾t ph«i vu«mg §èi víi lìi c¾t dïng ®Ó c¾t ph«i vu«ng (h×nh 1.7b), nÕu c¹nh ph«i vu«ng lµ Ho th× chiÒu s©u cña r·nh c¾t ®îc tÝnh nh sau: h  ( H o  m )cos 45o  C 2 (1.3) §èi víi ph«i lín nhÊt cho phÐp, kho¶ng c¸ch m ph¶i ®îc tÝnh b»ng 0,05Ho. Khi ®ã: C  16  k 2 H o trong ®ã: k 1 hd  S  0,7 1, 4 H o Sau khi thay c¸c trÞ sè nªu trªn, hmin  0,8Ho + 8 mm. Trong trêng hîp kÝch thíc cña ph«i c¾t cã trÞ sè nhá h¬n trÞ sè tÝnh to¸n Ho th× cÇn ph¶i kiÓm tra hµnh tr×nh h÷u hiÖu X cña lìi c¾t cã ®¶m b¶o lµ X  (0,8  0,9)Do hay kh«ng. Khu«n c¾t cã thÓ cã mét lìi c¾t hoÆc cã nhiÒu lìi c¾t, hoÆc lìi c¾t nguyªn hoÆc lìi c¾t ghÐp. §èi víi c¸c m¸y c¾t lín, nÕu lµm lìi c¾t nguyªn sÏ tèn vËt liÖu vµ g©y khã kh¨n khi mµi mÐp c¾t, ngîc l¹i ®èi víi c¸c m¸y c¾t nhá nªn lµm lìi c¾t nguyªn cho ®¬n gi¶n. 16 VËt liÖu dïng lµm lìi c¾t lµ c¸c lo¹i thÐp dông cô: CD10, CD12 hoÆc thÐp hîp kim dông cô: 50CrNiMo, 50CrMnMo, 40CrSi, 80Cr3, 50CrW2Si, v.v.. Sau khi t«i vµ ram ph¶i ®¹t ®é cøng 444514 HB. Ngoµi ra, lìi c¾t cã thÓ ®îc g¾n hîp kim cøng nh WCCo20, WCCo25, v.v.. 1.2.4 TÝnh lùc c¾t vµ chän m¸y c¾t M¸y c¾t thêng dïng ®Ó c¾t ph«i lµ lo¹i truyÒn ®éng c¬ khÝ víi kÕt cÊu cña trôc chÝnh lµ trôc lÖch t©m, trôc khuûu hoÆc trôc cam. M¸y Ðp dïng ®Ó c¾t ph«i kh¸c m¸y Ðp dïng ®Ó dËp ë chç nã cã sè hµnh tr×nh trong mét phót lín h¬n (9  45 hµnh tr×nh/ phót ®èi víi m¸y cã lùc Ðp danh nghÜa 0,416 MN (401600 T)). Lùc c¾t cã thÓ ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: P = k.Fc.c (1.4) trong ®ã: P - lùc c¾t, MN k - hÖ sè, tÝnh ®Õn ®é cïn cña mÐp c¾t, ¶nh hëng cña tèc ®é c¾t, v.v., theo kinh nghiÖm k = 1,7 Fc - diÖn tÝch mÆt bÞ c¾t, m2 c - trë lùc c¾t, MN/m2 Trong nhiÒu trêng hîp lÊy c = 0,8b, trong ®ã b - giíi h¹n bÒn cña vËt liÖu ë nhiÖt ®é c¾t. Do ®ã: P = 1,4Fc.b (1.5) Sau khi tÝnh lùc c¾t, cã thÓ chän m¸y c¾t hoÆc m¸y dËp (c¾t b»ng khu«n). M¸y ®îc chän ph¶i cã lùc danh nghÜa Ýt nhÊt lµ b»ng lùc c¾t tÝnh to¸n. CÇn lu ý r»ng khi chän m¸y dËp cã tèc ®é c¾t cao h¬n th× lùc c¾t thêng lÊy cao h¬n tõ 10 ®Õn 20%. 1.2.5 BÎ nguéi Ngoµi viÖc c¾t trªn m¸y c¾t hoÆc m¸y dËp, cã thÓ sö dông ph¬ng ph¸p bÎ nguéi trong trêng hîp c¸c ph«i cÇn lùc c¾t lín nhng xÝ nghiÖp kh«ng cã m¸y c¾t cì lín, hoÆc khi ph«i lµ c¸c lo¹i thÐp gißn, cøng, kh«ng cã vËt liÖu lµm lìi c¾t cøng h¬n. Tuy gäi lµ bÎ nguéi, song trong nhiÒu trêng hîp khi cÇn gi¶m lùc c¾t cã thÓ nung ph«i tíi nhiÖt ®é kho¶ng 700oC. NÕu vËt liÖu dÎo khã bÎ nguéi ë nhiÖt ®é 17 thêng (dÔ bÞ dËp bÑp) ngêi ta cã thÓ nung ph«i ®Õn nhiÖt ®é gißn nguéi (300oC) ®Ó dÔ bÎ h¬n. Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña bÎ nguéi lµ dïng m«men uèn g©y øng suÊt tËp trung ®ét ngét (h×nh 1.8). øng suÊt tËp trung ®¹t trÞ sè rÊt cao lµm gi¶m tÝnh dÎo cña vËt liÖu vµ g©y ph¸ huû gißn. H×nh 1.8 S¬ ®å øng suÊt tËp trung khi bÎ nguéi a) S¬ ®å bÎ nguéi; b) Ph©n bè øng suÊt t¹i vÞ trÝ nguy hiÓm I - biÓu ®å øng suÊt khi b¾t ®Çu ®Æt t¶i II - biÓu ®å øng suÊt ë thêi ®iÓm ph«i bÞ bÎ §Ó ®¹t ®îc ®iÒu nµy, ngêi ta c¾t nhím vµo ph«i mét ®é s©u h ®îc tÝnh nh sau: h  k.3 H o trong ®ã: Ho - c¹nh h×nh vu«ng hay ®êng kÝnh ph«i; k - hÖ sè phô thuéc vµo ®é dÎo cña thÐp; k = 1  2. §èi víi thÐp gißn k lÊy gi¸ trÞ nhá. S¬ ®å ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.8 cho thÊy øng suÊt côc bé gÇn chç c¾t nhím t¨ng rÊt nhanh, vît qu¸ giíi h¹n bÒn cña vËt liÖu tríc khi øng suÊt trung b×nh ®¹t tíi giíi h¹n ch¶y; v× thÕ t¹o ra vÕt nøt vµ hÇu nh tøc thêi g©y ph¸ huû ph«i mµ kh«ng kÞp ®Ó biÕn d¹ng dÎo x¶y ra. Ph¬ng ph¸p nµy ®îc sö dông ®Ó c¾t ph«i thanh thµnh nh÷ng ph«i cã chiÒu dµi ®Òu nhau nhê thiÕt bÞ bÎ nguéi. 18 Theo s¬ ®å trªn h×nh 1.8, chµy bÎ nguéi 3 g©y ra lùc P lªn ph«i t¹i tiÕt diÖn cÇn bÎ vÒ phÝa ngîc chiÒu víi vÕt c¾t nhím. T¹i hai gèi tùa 1 vµ 2 sÏ cã c¸c ph¶n lùc b»ng P/2 c¸ch nhau mét ®o¹n lo. Gi¸ trÞ m«men uèn do lùc P g©y ra t¹i tiÕt diÖn bÎ sÏ lín nhÊt vµ b»ng: Mu = P.lo/2 (1.6) Kh«ng nh÷ng thÕ, t¹i ®iÓm bÞ c¾t nhím cßn sinh ra øng suÊt tËp trung, nªn sÏ lµm cho øng suÊt kÐo t¹i ®ã t¨ng lªn. ChÝnh øng suÊt kÐo nµy lµm g·y ph«i t¹i tiÕt diÖn cÇn bÎ. NÕu kÝch thíc cña vÕt c¾t nhím lµ b vµ r, trong ®ã b = 2r, chiÒu s©u vÕt c¾t nhím lµ h, th× øng suÊt tËp trung cùc ®¹i ®îc tÝnh nh sau:  max  2. h / r (1.7) trong ®ã:  - øng suÊt t¹i ®iÓm ®ang xÐt khi kh«ng tÝnh ®Õn ¶nh hëng cña sù tËp trung øng suÊt. Trong s¶n xuÊt, viÖc c¾t nhím lµ ®éng t¸c phøc t¹p nhÊt trong c¶ nguyªn c«ng bÎ nguéi. Cã thÓ dïng ca, dïng ngän löa hoÆc mòi r¹ch ®Ó c¾t nhím. NÕu dïng ngän löa hoÆc mòi r¹ch mµi kh«ng ®óng kÝch thíc cã thÓ thu ®îc vÕt c¾t nhím kh«ng ®óng quy ®Þnh vµ sÏ lµm ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng mÆt c¾t cña ph«i. Lùc cÇn thiÕt ®Ó bÎ nguéi phô thuéc vµo m¸c thÐp, ph¬ng ph¸p bÎ nguéi, h×nh d¹ng vµ kÝch thíc cña vÕt c¾t nhím, kho¶ng c¸ch lo. Nãi chung, lùc bÎ nguéi cã thÓ ®îc tÝnh theo c«ng thøc tæng qu¸t sau: P 4 Wu . u lo (1.8) trong ®ã: Wu - m«men chèng uèn, u - giíi h¹n bÒn uèn, lo - kho¶ng c¸ch gi÷a hai gèi tùa. CÇn lu ý r»ng c«ng thøc (1.8) trªn ®©y cha tÝnh ®Õn ¶nh hëng cña øng suÊt tËp trung do c¾t nhím, nªn trong thùc tÕ lùc bÎ nguéi nhá h¬n so víi lùc tÝnh to¸n theo c«ng thøc trªn. V× vËy, khi tÝnh to¸n cã kÓ ®Õn vÕt c¾t nhím theo quy ®Þnh th× cã thÓ thay u b»ng b víi hÖ sè  <1. NÕu chiÒu s©u vÕt c¾t nhím ®îc thùc hiÖn nh ®· nªu th×  = 0,4  0,9. Lùc bÎ nguéi cã thÓ tham kh¶o b¶ng 1.2. 19 TiÕt diÖn ph«i vµ bÎ ph«i trßn M«men chèng uèn Wu, m3 0,1 D o Lùc bÎ P, MN 0,4 Do  b lo ph¬ng ph¸p bÎ nguéi 3 bÎ ph«i vu«ng bÎ theo c¹nh H bÎ theo ®êng chÐo 3 H o 6 3 B¶ng 1.2 0,7 Do  b lo 3 3 o 2 12 0,5 Do  b lo 3 Chó thÝch: Do - ®êng kÝnh ph«i, m; Ho - c¹nh ph«i vu«ng, m; lo - kho¶ng c¸ch gi÷a hai gèi tùa, m; b - giíi h¹n bÒn, MN/m2. 1.2.6 C¾t b»ng ngän löa Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña ph¬ng ph¸p c¾t nµy lµ nung nãng côc bé t¹i vÞ trÝ c¾t ®Õn nhiÖt ®é cao lµm oxy ho¸ kim lo¹i, lµm nãng ch¶y oxit ®îc t¹o thµnh vµ thæi oxit nµy ra khái vïng c¾t ®Ó t¹o ra r·nh c¾t. §Ó thùc hiÖn ph¬ng ph¸p nµy vËt liÖu c¾t cÇn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: - VËt liÖu c¾t ph¶i cã nhiÖt ®é oxy ho¸ m·nh liÖt nhá h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y cña chÝnh nã; - NhiÖt ®é nãng ch¶y cña oxit ®îc t¹o thµnh thÊp h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y cña kim lo¹i; - NhiÖt dïng ®Ó nung nãng kim lo¹i vµ nhiÖt cña ngän löa cÇn ph¶i ®ñ ®Ó duy tr× qu¸ tr×nh c¾t ®îc liªn tôc; - §é dÉn nhiÖt cña kim lo¹i ph¶i ®ñ thÊp ®Ó kh«ng g©y ¶nh hëng xÊu ®Õn qu¸ tr×nh c¾t; vµ - Thµnh phÇn cña vËt liÖu c¾t Ýt cã c¸c t¹p lµm ¶nh hëng tíi chÊt lîng c¾t. ¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ cho mÆt c¾t chÊt lîng, cã thÓ c¾t ph«i tÊm dµy víi h×nh d¹ng phøc t¹p. Nhîc ®iÓm c¬ b¶n cña ph¬ng ph¸p lµ hao phÝ kim lo¹i cho mÆt c¾t t¬ng ®èi lín (48 mm chiÒu réng m¹ch c¾t). §èi víi mét sè thÐp hîp kim cao, thÐp crom, thÐp crom - niken, thÐp vonfram vµ mét sè m¸c thÐp 20 kh¸c kh«ng tho¶ m·n c¸c yªu cÇu nªu trªn nªn khi c¾t cÇn ph¶i dïng ®Õn chÊt trî dung. 1.2.7 C¾t b»ng ca C¸c ph¬ng ph¸p nªu trªn ®Òu kh«ng ®¶m b¶o c¾t ph«i chÝnh x¸c. Dung sai ph«i c¾t b»ng c¸c ph¬ng ph¸p nµy cã thÓ tíi vµi milimet. Trong trêng hîp ®ßi hái cÇn c¾t ph«i chÝnh x¸c h¬n vµ víi chÊt lîng mÆt c¾t cao, ngêi ta sö dông ph¬ng ph¸p c¾t b»ng ca. Trong s¶n xuÊt gÆp hai lo¹i ca: ca m¸y (cã r¨ng) vµ ca ma s¸t (ca kh«ng cã r¨ng vµ ca ®iÖn). a) Ca m¸y Trong sè ca cã r¨ng cã thÓ cßn chia thµnh ca ®Üa, ca vßng vµ ca cÇn (ca m¸y th«ng dông). Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña ca ®Üa vµ ca vßng lµ chuyÓn ®éng liªn tôc mét chiÒu, cßn ca cÇn ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn khø håi. b) Ca ma s¸t Ca ma s¸t Ýt ®îc sö dông v× khi lµm viÖc g©y ån. Nguyªn lý lµm viÖc cña lo¹i ca nµy lµ khi kim lo¹i cä s¸t víi ca ®Üa kh«ng r¨ng (hoÆc cã r¨ng cïn) ch¹y víi tèc ®é lín sÏ g©y ma s¸t, to¶ nhiÖt lín lµm ch¶y kim lo¹i chç bÞ c¾t. Lìi ca chØ tiÕp xóc víi kim lo¹i mét thêi gian rÊt ng¾n nªn bÞ nung nãng Ýt h¬n. c) Ca ®iÖn Ca ®iÖn lµm viÖc t¬ng tù nh ca ma s¸t, chØ kh¸c lµ t¹i ®iÓm tiÕp xóc gi÷a lìi ca víi ph«i ngoµi ma s¸t cßn cã mét dßng hå quang nhá do ph«i vµ ca mang ®iÖn kh¸c cùc g©y ra. Tia hå quang nµy gãp phÇn lµm ch¶y kim lo¹i t¹i m¹ch c¾t nhanh h¬n. Tèc ®é cña ®Üa quay thêng lµ 2200 vßng/ phót. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña ca ®iÖn ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.9. Dßng ®iÖn c«ng t¸c ®îc truyÒn tõ biÕn thÕ Bt ®Õn ®Üa c¾t 3 vµ ph«i 1 qua c«ng t¾c trît 2 vµ trùc tiÕp vµo ph«i. §éng c¬ 4 qua bé truyÒn ®ai lµm cho ®Üa 3 quay. Nh vËy, khi ®Üa quay th× gi÷a ®Üa 3 vµ ph«i 1 cã ®iÖn kh¸c cùc vµ g©y ra tia hå quang nhá lµm ch¶y kim lo¹i ë m¹ch c¾t. 21