Rèn - phương pháp gia công kim loại pdf

I / Khái niệm chung :
- Rèn và dập nóng là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở trạng thái nóng . Kim
loại nung nóng đến nhiệt độ tối đa cho phép rồi rèn hoặc dập đến nhiệt độ tối thiểu cho
phép . Được phôi hoặc chi tiết có hình dạng và kích thước cần thiết.
Phôi và chi tiết được gia công bằng phương pháp rèn dập có độ hạt nhỏ và mịn , tinh thể
bền chặt hơn nên cơ tính tốt hơn hẳn phôi hoặc chi tiết đúc .
Rèn và dập nóng chiếm một vị trí quan trọng trong nghành chế tạo máy và dụng cụ .
- Hiện nay ở nước ta , các thiết bị rèn lớn và thiết bị dập nóng chủ yếu tập trung ở các nhà
máy lớn , còn các thiết bị rèn tự do vẫn được dùng phổ biến trong các nhà máy , xí nghiệp
, nhất là các xí nghiệp địa phương và các hợp tác xã .
II / Rèn tự do :
Là một phương pháp gia công nóng , nó có thể hoàn thành chi tiết bằng phương pháp đơn
giản nhất mà không cần cần sử dụng đồ gá , dụng cụ phức tạp hay chuyên dùng .
- Các chi tiết nhận được bằng 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 tiếp theo thì
hình dạng và kích thước của nó cần phải phù hợp với hình dạng và kích thước của bản vẽ
chi tiết .
- Để có thể gia công các vật rèn thành chi tiết cần phải có bản vẽ vật rèn ;
Bản vẽ vật rèn được thiết kế dựa trên bản vẽ chi tiết thành phẩm đồng thời có thêm các
điều kiện kỹ thuật đối với vật rèn .
- Rèn tự do nếu không sử dụng máy móc ; chỉ sử dụng đe , búa , kìm và các dụng cụ phụ
gọi là rèn tay .
- Rèn tự do có sử dụng máy búa gọi là rèn trên máy .
- Các bước liên tục để hoàn thành vật rèn và thiết bị , dụng cụ , đồ gá , chế độ nung vật
rèn được thể hiện trong quá trình công nghệ .
- Thiết kế quá trình công nghệ rèn tự do bao gồm những giai đoạn sau :
+ Thiết kế bản v? vật rèn, chọn vật và dạng phôi
+ Tính toán trọng lượng và kích thước phôi .
+ Chọn thiết bị rèn và đồ gá .
+ Chọn các nguyên công và bước rèn .
+ Qui định các chế độ nung và làm nguội .

Để rèn tự do những vật rèn nhỏ người ta rèn tay hoặc rèn trên các búa hơi từ 50 - 1000 kg
.
- Rèn khuôn đơn giản là bước chuyển tiếp giữa rèn tự do và rèn khuôn để tạo ra phôi hợp
lý hơn rèn tự do có lượng dư gia công cơ ít hơn , có độ nhẵn bề mặt tốt hơn . Rèn khuôn
đơn giản được sử dụng trên thiết bị rèn tự do .
9.8 RÈN TỰ DO
9.8.1. Thực chất và đặc điểm

Rèn tự do là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở nhiệt độ
cao, dùng áp lực ( bằng tay hoặc máy) làm biến dạng phôi kim loại để được
hình dáng và kích thước sản phẩm theo yêu cầu.
Trong quá trình biến dạng kim loại không bị khống chế bởi những bề
mặt nào khác ngoài mặt đỡ ( mặt đe) và diện tích tiếp xúc trực tiếp của dụng cụ
gia công (đầu búa).

Rèn tự do có một số đặc điểm sau:
- Rèn tự do có độ chính xác về kích thước và độ bóng bề mặt thấp, năng
suất lao động và hiệu quả kinh tế không cao. Thường chỉ gia công những chi tiết
đơn giản hay những bề mặt không quá phức tạp.
- Rèn tự do yêu cầu lượng dư gia công, dung sai chế tạo, thời gian phục
vụ lớn.
- Chất lượng toàn bộ của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào trình độ tay
nghề của công nhân.
- Hao phí kim loại lớn
- Thiết bị rèn tự do đơn giản, có thể rèn tay hoặc máy.
- Rèn tự do có thể rèn được những vật nhỏ từ vài gam đến những vật
lớn hàng trăm cân. Rèn tự do thích hợp với dạng sản suất đơn chiếc hay loại
nhỏ.

Rèn tự do có thể chia làm 2 loại:

a) Rèn tay: Quá trình rèn hoàn toàn dùng sức người và với những dụng
cụ đơn giản như: búa tạ, búa tay, mũi đột, bàn là Rèn tay chỉ rèn được những
vật nhỏ và trung bình, năng suất rèn không cao.
b) Rèn máy: Quá trình rèn được tiến hành trên máy búa như: máy búa
nhịp, máy búa hơi v.v

9.8.2. Dụng cụ và thiết bị rèn tự do
9.8.2.1 Dụng cụ

Do tính chất đa dạng của rèn tự do về công nghệ, hình dáng, kích thước,
khối lượng cho nên dụng cụ rèn tự do cũng có nhiều kiểu loại khác nhau: Hình
9.18

a)Nhóm thứ nhất: Gồm những dụng cụ công nghệ cơ bản như các loại
đe, búa, bàn là, sấn, chặt, mũi đột
b) Nhóm thứ hai: Gồm những dụng cụ kẹp chặt như các loại kìm, êtô,
các cơ cấu giữ chặt khác.

c) Nhóm thứ ba: Là những dụng cụ kiểm tra và đo lường như : êke,
thước
cặp,com pa, dưỡng đo
Hầu hết những dụng cụ trên
đều đã được chuẩn hoá về hình
dáng và kích thước.
Vật liệu của nhóm 1 và nhóm
2 thường được chế tạo từ thép
Cac bon dụng cụ như
CD 70 ÷ CD90 hoặc từ thép
hợp kim 70Cr3 ÷80Cr3

Hình 9.19 Máy búa hơi Hình 9.18
Các nhóm dụng cụ rèn

9.8.2.2 Thiết bị rèn tự do

Thiết bị rèn tự gồm nhiều loại: Máy rèn, thiết bị nung, máy cắt phôi, máy
nắn thẳng ở đây chỉ trình bày sơ lược về loại thiết bị chủ yếu là máy rèn. Máy
rèn bao gồm rất nhiều loại: Máy búa hơi, máy búa cơ khí, máybúa ma sát, máy
búa hơi nước
Máy búa hơi: Hình 9.19
Là loại máy búa hơi ép chạy bằng động cơ điện, được sử dụng rộng rãi
trong các phân xưởng và nhà máy. Tuỳ theo yêu cầu về lực đập mà có nhiều
kiểu khác nhau về hình dáng, kích thước và nguyên lý cấu tạo. Sơ đồ nguyên lý
của máy búa hơi được giới thiệu trên hình .

Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện 1 truyền chuyển động qua bộ truyền đai 2 và hệ thống biên tay
quay làm cho làm cho Pitông 5 đi lên dồn khí từ buồng Xilanh nén 6 sang buồng
trên 7 của Xilanh công tác. Khí nén đẩy Pitông 8 mang đầu búa 10 đi xuống để
rèn phôi 11. Đồng thời khí ở buồng 9 được đẩy sang buồng 4. Khi Pitông 5 đi
xuống, khí ở buồng nén 4 bị nén và được đẩy qua buồng 9 đẩy Pitông 8 đi lên
mang theo đầu búa 10. Quá trình cứ như thế tiếp diễn cho đến khi dừng máy.
Thông qua bàn đạp 13, người thợ điều khiển hệ thống van khí, qua đó điều
khiển được tốc độ của đầu búa và lực đập.

9.8.3. Các nguyên công của rèn tự do

Công nghệ rèn tự do gồm nhiều nguyên công khác nhau như: chồn,
vuốt, xấn, đột lỗ, đập dẹt, chặt, uốn, doãng rộng, hàn rèn, là v.v Sau đây là một
số nguyên công cơ bản

9.8.3.1 Chồn
Chồn là nguyên công làm giảm chiều cao của phôi và do đó làm tăng
diện tích tiết diện ngang. Chồn thường được dùng khi chế tạo các vật rèn có
kích thước ngang lớn và chiều cao tương đối nhỏ (như bánh răng, mặt bích
v.v ) từ những phôi có tiết diện ngang nhỏ.
Có hai kiểu chồn là chồn toàn khối và chồn cục bộ:

- Chồn toàn khối là làm tăng tiết diện toàn bộ chiều dài của phôi. Khi chồn
toàn khối phôi phải được nung nóng toàn bộ trước khi chồn. Trong khi đánh búa
để chồn phải luôn luôn xoay phôi cho đều xung quanh trục của nó.

Khi chồn toàn khối thường xảy ra các hiện tượng sau:

* Nếu tỉ lệ giữa chiêù cao và đường kính h/d < 2 thì vật có dạng hình trống
(Hình 9.20a)
* Nếu h/d = 2 ÷ 2,5, lực đập đủ lớn vật có dạng trống chồng lên nhau (Hình
9.20b), nếu lực đập không đủ lớn hai hình trống không chồng lên nhau (Hình
9.20c)
* Nếu h/d > 2 ÷ 2,5 thì vật chồn dễ bị cong (Hình 9.20 d)



Hình 9.20 Ảnh hưởng chiều cao và đường kính của phôi khi chồn

Hình
9.21 Chồn cục bộ

- Chồn cục bộ ( chồn đầu hoặc chồn giữa): Ta tiến hành nung nóng đoạn
cần chồn hay làm nguội trong nước đoạn không cần chồn ( Hình 9.21a) rồi mới
gia công. Cũng có thể chồn cục bộ bằng cách nung nóng toàn bộ phôi rồi mới
gia công. Cũng có thể chồn cục bộ bằng cách nung nóng toàn bộ phôi rồi gia
công trong những khuôn đệm thích hợp (Hình 9.21b).



9.8.3.2 Vuốt:

Vuốt là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của
phôi. Nguyên công này được áp dụng để rèn các chi tiết dạng trục, ống, dát
mỏng hay chuẩn bị cho những công việc tiếp theo như đột lỗ, xoắn, uốn Kim
loại biến dạng nhiều hay ít không những phụ thuộc vào lực đập mà còn phụ
thuộc vào mức đẩy vật liệu trên đe sau mỗi lần đập búa.
Có thể vuốt bằng cách:
- Dùng đe búa rộng đánh cho ăn từng đoạn
- Dùng đe búa hẹp
- Dùng dao xấn
Trong quá trình vuốt phải lật phôi qua lại để cho kim loại biến dạng đều. Có thể
lật từng mặt 90
0
( khi vuốt tiết diện vuông, chữ nhật) hoặc xoay tròn đều 360 độ
( khi vuốt tiết diện tròn).

Hình 9.22 Vuốt kim loại


9.8.3.3 Chặt

Là nguyên công rèn để chia phôi ra từng phần hoặc lấy đi một phần kim
loại dư thừa ra khỏi phôi. Nguyên công chặt được tiến hành trên máy búa, máy
ép hay bằng tay và dùng các loại dao để chặt.
Khi tiết diện phải chặt không lớn lắm, thường chặt một mặt cho gần đứt
rồi xoay 180 độ để chặt nốt mặt còn lại.
Khi tiết diện phải chặt lớn, chặt xung quanh dần dần cho đến khi đứt.
Phải lót tấm kê bằng thép mỏng xuống dưới vật phải chặt để khỏi hỏng
mặt đe và lưỡi chặt.

9.8.3.4 Hàn rèn
Hàn rèn thường dùng khi sửa chữa hay sản xuất đơn chiếc để nối dính
hai chi tiết lại với nhau có kết cấu đơn giản và yêu cầu về sức bền không cao
lắm.
Muốn hàn rèn, đem nung hai đầu của chi tiết cần nối với nhau đến nhiệt
độ chảy rồi đập chúng dính kết với nhau. Ở nhiệt độ cao các phân tử kim loại sẽ
khuyếch tán và thẩm thấu với nhau tạo nên mối hàn vững chắc.
Để cho mối hàn đảm bảo, cần chú ý làm sạch chỗ hàn, nhiệt độ nung và
lực đập phải đủ lớn.


Hình 9.23 Các phương pháp hàn rèn
9.8.3.5 Uốn

Là nguyên công làm thay đổi đường trục của vật rèn. Uốn có thể thực hiện ở
trạng thái nóng hoặc nguội, uốn tự do hoặc uốn trong khuôn.



Xem phim