Tài liệu công nghệ ép, dập

Ép, dập
I.

Ép
1. ðịnh nghĩa và phân loại gia công ép
1.1 ðịnh nghĩa gia công ép
1.2 Phân loại gia công ép
1.3 Phân loại vật liệu dùng cho gia công ép
2. ðặc ñiểm của gia công ép
2.1 Ưu ñiểm của gia công ép
2.2 ðiểm vấn ñề của gia công ép
3. Mô tả về gia công ép
3.1 Gia công cắt
3.2 Gia công uốn
3.3 Gia công ép ñịnh hình
3.4 Các loại gia công khác

II.

Dập
1. Phân loại dập nguội
1.1 Dập nguội ngược
1.2 Dập nguội xuôi
1.3 Gia công phức hợp
1.4 Dập khuôn
2. ðặc trưng dập nguội
2.1 Sự tổn thất vật liệu trong dập nguội
2.2 Tốc ñộ sản xuất
2.3 ðộ chính xác gia công
2.4 Tính chất cơ học của sản phẩm
3. Vật liệu dập

3.1 Kim loại ñen
3.2 Hợp kim nhôm
4. Xử lý bôi trơn
4.1 Cơ cấu bôi trơn


I.

Ép

1. ðịnh nghĩa và phân loại gia công ép
1.1 ðịnh nghĩa gia công ép
Gia công ép là quá
trình sử dụng máy ép
ñể làm thay ñổi hình
dạng của các vật liệu
tấm và là quá trình gia
công tính dẻo chủ yếu
sử dụng phương pháp
gia công nguội. Giả sử,
khi ta tiến hành kiểm
tra sự kéo căng của
một tấm thép nhẹ
bằng máy kiểm tra, tải
trọng ñược thể hiện ở
trục tung, sự kéo căng
ñược thể hiện trên
trục hoành, mối quan hệ giữa tải trọng và sức kéo căng ñược thể hiện
ở hình 1.1, giá trị P có ñược bằng cách chia tải trọng tối ña P trước khi
tấm test bị gãy cho tiết diện ban ñầu ( cũng chính là ñộ kéo căng ).

‫݌‬ൌ

௉
௔

( N/mm2 )………….(1.1)

Mặc dù không có sự phân biệt nhưng bộ phận ñường cong ứng với
phần thay ñổi hình dạng từ sau ñiểm tới hạn trên ñược gọi là khu vực
có tính dẻo, và một phần của ñường cong trước ñó ñược gọi là khu
vực ñàn hồi. Gia công tính dẻo chính là thay ñổi tải trọng của kim loại
cho ñến khi ñạt ñến khu vực có tính dẻo.


1.2

Phân loại gia công ép

Có nhiều phương pháp gia công rất khó ñể xác ñịnh vị trí trong mô
hình từ mối quan hệ qua lại giữa chúng, và một số công ñoạn phức tạp
thì cũng rất khó ñể phân loại bởi có quá nhiều loại sản phẩm. Chính vì
thế, người ta phân loại và hệ thống hóa quá trình gia công ép giống
như hình 1.2.
Bảng 1.2 là bảng phân loại và hệ thống hóa quá trình gia công ép

1.3

Các loại vật liệu dùng cho gia công ép

Những vật liệu sử dụng gia công ép thì có rất nhiều. Cho dù có nói
tất cả các kim loại ñều có thể sử dụng phương pháp ép thì cũng không
phải là nói quá. ðặc biệt những kim loại ñược sử dụng ñể dát vào
những tấm mỏng cũng không phải là trường hợp ngoại lệ. Gần ñây,
ngoài những tấm kim loại ñơn giản, tấm mạ cho bề mặt các kim loại
khác nhau, tấm hỗn hợp với lớp vỏ bằng nhựa, hay thậm chí là vật liệu
phi kim cũng có thể sử dụng phương pháp ép.


Bảng 1.1 Các loại vật liệu dùng cho gia công ép
Phân loại
Kim loại ñen
Kim loại màu
Kim loại hỗn hợp
Á kim

Tên gọi
Tấm thép cán nóng, tấm thép cán nguội, tấm sắt
kẽm, tấm thiếc, tấm thép không rỉ, tấm thép silicol
Tấm nhôm, tấm hợp kim nhôm cao, tấm ñồng, tấm
ñống thau, tấm titan, tấm hợp kim nhôm magie…
Tấm hợp kim ñura, Tấm thép nhẹ hỗn hợp, tấm
thép phủ PVC, lưỡng kim
Tấm mica, nhựa thông, vải, giấy, lông vũ

2. ðặc ñiểm của gia công ép
2.1 Ưu ñiểm của gia công ép
(1) Là phương pháp gia công có tính sản xuất cao : Gia công
ép có tính hiệu quả cao và có tính sản xuất cao nhất trong
các kĩ thuật gia công kim loại, ñặc biệt là khi sử dụng trong

dây chuyền lắp ráp và gia công ép chuyển.
(2) Có thể tạo ra sản phẩm có tính ñồng nhất : Gần ñây
những cải tiến về thiết bị ñã cho phép sản xuất sản phẩm
với số lượng lớn một cách tự ñộng và thống nhất kể cả
trong lĩnh vực ép. Giả sử khuôn ñục lỗ bằng hợp kim
cacbua, chúng ta không hiếm gặp việc sản xuất một triệu
sản phẩm với ñộ chính xác thống nhất, nhưng ñiều này
không thể ñược thực hiện với bất kì phương pháp nào
khác ngoài phương pháp ép.
(3) Cường ñộ lớn trong khi tỷ lệ tải trọng nhỏ : Vật liệu rát có
ñộ dai hơn vật liệu ñược tôi luyện và cường ñộ tin cậy cao,
bằng việc thay ñổi sản phẩm gia công dập thành sản phẩm
chế tạo sử dụng vật liệu rát thì sản phẩm sẽ có trọng lượng
nhẹ hơn và sức mạnh lớn hơn.
(4) Có thể sử dụng vật liệu một cách hiệu quả : ðây là một
ñặc ñiểm nổi bật không thể bỏ qua và ñặc biệt hiệu quả khi
so sánh vơi gia công cắt gọt.


2.2

ðiểm vấn ñề của gia công ép

Theo như ở trên thì gia công ép có rất nhiều ưu ñiểm song không
phải ở trường hợp nào nó cũng tốt cả. Những nhược ñiểm của
phương pháp ép ñược nêu ra ở dưới ñây.
(1) Cần có khuôn : Vì khuôn của gia công ép phải phù hợp với
dụng cụ của các phương pháp gia công khác vì vậy trong
hầu hết các trường hợp khi thay ñổi sản phẩm mới thì ta
phải chế tạo khuôn mới. ðiều khó khăn là sau khi nhận ñơn

ñặt hàng, cùng với việc lập kế hoạch, thiết kế, chế tạo thì
cũng cần nắm bắt ñược những kĩ thuật chuyên sâu, thiết bị
cơ khí và kĩ thuật thủ công ưu việt.
(2) Hầu hết là sản xuất rất ña dạng nhưng số lượng ít : Gia
công ép là phương pháp có tính sản xuất rất cao với mục
ñích ban ñầu là tạo ra nhiều sản lượng nhưng trên thực tế
thì không phải trường hợp nào cũng vậy, ñại bộ phận là sản
xuất rất ña dạng nhưng lại có số lượng ít. Nói cách khác là
mặc dù trái với bản chất của phương pháp gia công ép
nhưng ñây chính là thực trạng trong ngành công nghiệp
hiện nay ở nước ta. Theo ñó, ñể có thể ñạt vị trí ưu thế
trong việc gia công ép thì chúng ta cần suy nghĩ về ñến việc
hạn chế thực trạng này.
(3) ðòi hỏi phải có kinh nghiệm và kiến thức rộng : Khi sử
dụng phương pháp gia công ép ñòi hỏi cần trang bị ñầy ñủ
cả về kiến thức chuyên môn cùng với những kinh nghiệm
không có trên sách vở và có cực kì nhiều trường hợp ta
không thể tiến hành xử lý triệt ñể nếu thiếu một trong hai
yếu tố.
3. Mô tả về gia công ép
3.1 Gia công cắt
Trong trường hợp cắt hay gọt một tấm kim loại, khi một lực ñược
cung cấp cho tấm kim loại bằng cách sử dụng mũi ñột hay khuôn thì


sẽ xuất hiện một lực gọi là ứng suất mặt cắt ở bộ phận ñó. Mặt khác, ở
trên tấm có lực chống lại lực cắt và lực này gọi là cường ñộ chịu cắt
của tấm.
3.1.1 Tình trạng cắt
Tình trạng cắt rất ña dạng tùy theo phương pháp gia công, phương

pháp hỗ trợ vật liệu, hình dạng các công cụ và các ñiều kiện gia công
khác. ðể ñơn giản ta sử dụng một cặp khuôn, một cái ở trên và một
cái ở dưới. Tấm cắt ñược cố ñịnh ở giữa hai khuôn, và ñược cắt khi
lưỡi cắt ñặt vuông góc với trục công cụ. Cách tiến hành gia công ñược
mô tả giống như hình 3.1.

Hình dạng thông thường
của mặt cắt ñược thể hiện
giống như hình 3.2 với
những thông số như sau: a:
bề mặt cắt, b: bề mặt gãy, c:
giảm cắt, d: cạnh/gờ, γ: góc
giữa bề mặt cắt và bề mặt
vật liệu, α : góc giữa bề mặt
gãy và bề mặt vật liệu. Bề


mặt cắt là bề mặt quan trọng nhất và ảnh hưởng ñến ñộ chính xác kích
thước của sản phẩm. Do ñó người ta mong muốn góc γcó giá trị 900
ñồng nghĩa với ñộ rộng của a lớn. Vì bề mặt gãy không ñều ( lồi, lõm )
nên khó trở thành bề mặt quyết ñịnh kích thước, vì vậy người ta mong
muốn rằng bề mặt gãy lõm hơn so với bề mặt cắt, ñiều ñó có nghĩa là
góc α≥900. Nói cách khác, sau ñây là những ñặc trưng về ñặc ñiểm
bên ngoài của vị trí ñược cắt : 1) ở khuôn ñĩa có một phần bị biến dạng
tính dẻo, 2) bề mặt thẳng ñứng mịn, 3) mặt gãy thô ở góc, 4) gờ sắc
ñược hình thành từ vết nứt bắt nguồn từ dao cắt. ðây là những ñặc
trưng thông thường cho tất cả các tấm kim loại ñược gia công cắt.
3.2

Gia công uốn

Cũng giống như gia công mặt cắt thì trong gia công uốn có một lực
có ñộ lớn ngang bằng nhưng ngược hướng, vì giữa hai lực có khoảng
cách nên vật sẽ bị uốn lại thay vì bị cắt. Một ñặc trưng nổi bật trong gia
công tạo hình bao gồm cả gia công uốn là ứng suất nảy sinh ở tấm
kim loại ñược hạn chế trong một khu vực. Trong trường hợp uốn thì
khu vực giới hạn của ứng suất là góc giữa mũi ñột và khuôn, các chỗ
còn lại thì hầu như là không xuất hiện ứng suất. Qua sơ ñồ 3.4, chúng
ta có thể nhìn vị trí xuất hiện ứng suất. Hay nói cách khác, kim loại ở
phía ngoài của bộ phận uốn R bị kéo giãn do phát sinh ứng suất kéo
căng, còn ở phía trong sẽ bị co lại do phát sinh ứng suất nén. Theo ñó,
chúng ta có thể hiểu trong quá trình gia công nếu có hiện tượng nứt thì
sẽ xảy ra ở phía ngoài, còn nếu có nếp nhăn thì sẽ xảy ra ở mặt phía
trong.


3.2.1 Thay ñổi ñộ dày tấm tại bộ phận
uốn cong
Trong trường hợp uốn tấm kim loại
giống như hình 3.5, phía trong phần uốn
bị co lại còn phía ngoài sinh ra ứng suất
kéo căng, sức căng ñạt giá trị lớn nhất tại
hướng tiếp tuyến với mặt ngoài. Lượng
sức căng này chịu ảnh hưởng bởi các
yếu tố như ñộ dày tấm, bán kín uốn, góc
ñộ uốn cong, chiều rộng tấm…Nói cách
khác khi góc ñộ uốn nhọn thì lượng kéo
căng tăng lên và tấm sẽ bị mỏng ñi do
sức kéo căng ở hướng tiếp tuyến. Ngoài
ra, do việc phân bố sức căng theo chiều

rộng tấm là không ñều nên sẽ dẫn tới sự
thay ñổi ñộ dày tấm tại vị trí uốn.


3.2.2 Giới hạn gia công uốn
Giới hạn gia công uốn ñược quyết ñịnh tùy theo bán kính uốn nhỏ
nhất. Thông thường bán kính uốn nhỏ nhất chính là bán kính trong nhỏ
nhất khi có thể uốn tấm kim loại mà không bị nứt, tuy nhiên cũng có
thể áp dụng tiêu chuẩn khác tùy theo từng trường hợp. Ví dụ, cũng có
khi nếu lượng nứt rất nhỏ thì có thể ñược chấp nhận miễn là không
ảnh hưởng ñến chức năng của sản phẩm. Thông thường, bán kính
cong nhỏ nhất làm tiêu chuẩn cho việc phát sinh vết nứt ñược sử dụng
như là tiêu chuẩn giới hạn gia công ñược quyết ñịnh bởi nhiều yếu tố
nhân quả.
(1) Ảnh hưởng của vật liệu
Ngay cả khi tính
ñịnh hướng của
vật liệu bị bỏ qua,
có các vật liệu dễ
dàng uốn như tấm
ñồng
hay
tấm
nhôm, còn các vật
liệu rất khó uốn
như tấm thép hay
tấm ñồng phospho.
Nếu bị gãy khi uốn
thì coi như hỏng
nên vật liệu càng

dẻo Rmin càng
nhỏ. Do bán kính
uốn nhỏ nhất này
có sự khác nhau
tùy thuộc vào việc xử lý nhiệt và tốc ñộ gia công của vật liệu ( chẳng
hạn như trường hợp nén, nếu ñộ cứng của vật liệu tăng lên thì tính
dẻo giảm xuống, việc hóa cứng nhờ quá trình gia công như thế này


ñược gọi là sự làm cứng nguội), nên việc xác ñịnh giá trị chính xác rất
khó khăn. Bảng 3.1 chỉ ra những tiêu chuẩn của Rmin khi tiến hành
gia công bằng máy dập thông thường.
(2) Ảnh hưởng của các cạnh và bề mặt
Trong trường hợp cắt mép thì chất
lượng của các bề mặt hoàn thành
ñược quyết ñịnh bởi ñộ sắc bén của
dao ảnh hưởng ñến Rmin, nên cũng
có khi phát sinh vết xước ở vị trí nứt
gãy. Trong quá trình gia công uốn
trên thực tế, hầu hết là uốn phôi ñã
ñược trải qua quá trình cắt nên cần
hết sức chú ý. Khi tiến hành uốn bề
mặt cắt giống như thể hiện trong
hình 3.6 thì các cạnh gờ dễ bị nứt
khi uốn cong, trong khi ñó, nếu nó
ñược uốn cong theo cách ngược lại
thì sẽ khó bị nứt. Theo ñó, Rmin sẽ
có sự khác nhau tùy thuộc vào việc
bề mặt nào của tấm phôi ñược uốn.
ðối với một bề mặt cắt, nếu vật liệu

ñược uốn cong, như thể hiện trong
hình 3.6, như vậy mà các bên với
burr là bề mặt bên ngoài, nó nứt một cách dễ dàng, trong khi ñó nếu nó bị
bẻ cong theo cách ngược lại nó không crack một cách dễ dàng.
Vì thế cho khoảng trống ñược làm từ xóa, Rmin khác nhau tùy thuộc vào
mặt bên của tấm ñược sử dụng như là các bề mặt bên ngoài. Nếu thay vì
xóa, vào khoảng trống ñược làm bằng cách cho ăn một ñĩa trong khi liên
tục cắt nó, một mặt tại một thời ñiểm, một trong các cạnh cắt giảm chắc
chắn sẽ ñược ở bên ngoài của uốn cong, và nó sẽ ñược khó khăn ñể bẻ
cong nó vào một nhỏ bán kính.


Các giải pháp này bao gồm ủ hoàn toàn trống, hoặc cắt các trang web
của uốn từ hướng ngược lại, như thể hiện trong hình 3.7

3.3 Drawing ( ép ñịnh hình ): ðây
là kĩ thuật tạo ra bình ñựng rỗng,
có ñáy, không có chỗ nối từ một
tấm kim loại phẳng ở nhiệt ñộ
thông thường bằng cách sử dụng
mũi ñột và khuôn giống như thể
hiện trong hình 3.8. Hình dạng của
sản phẩm rất ña dạng có hình trụ,
hình nón, hình cầu, hình hộp và rất
nhiều hình dạng khác. ðặc biệt,
khi gia công chế tạo những sản
phẩm có ñộ sâu thì quá trình tạo
sản phẩm ñược chia ra làm nhiều
công ñoạn, và tiến hành ép từ từ
theo trình tự cho ñến khi thu ñược

kích thước yêu cầu. Trạng thái của
công ñoạn hoàn thành lặp ñi lặp lại
quá trình ép như thế này ñược thể
hiện ở hình 3.9.
3.3.1 Quá trình ép ñịnh hình và sự
thay ñổi ñộ dày của tấm
Sản phẩm ép có hình dạng
không tuân theo quy tắc và có
dòng vật liệu ( sự thay ñổi tính
dẻo ) rất phức tạp. Quá trình gia
công ép tạo ra cốc là một quá trình
gia công ép ñơn giản nhất và ñể
dễ hiểu về lý thuyết ép thì ở phần
sau ñây sẽ tiến hành giải thích về
ứng dụng ép cốc hay còn gọi là ép
hình trụ. Phôi của cốc có hình tròn
và ñược thể hiện giống như hình
3.10, khi ép tấm phôi này ñể tạo


thành cốc, cạnh ngoài của tấm phôi sẽ hướng vào tâm và ép lại làm
cho chu vi của nó bị nhỏ ñi. Trong quá trình gia công ép ñịnh hình, mũi
ñột ( punch ) tác dụng một áp lực lên bộ phận ñáy của cốc, một lực
kéo căng tác dụng lên tấm kim loại từ những phần xung quanh ñáy cốc
cho ñến cạnh của cốc làm cho tấm kim loại bị mỏng ñi, còn những
phần xung quanh chu vi của phôi chịu lực nén và trở nên dày hơn. Sự
thay ñổi ñộ dày của tấm có liên quan nhiều ñến dòng vật liệu. Sự thay
ñổi tiêu chuẩn ñộ dày cạnh ( thành ) cốc ñược thể hiện ở hình 3.11.
3.3.2 Tỷ lệ ép giới hạn
ðể tăng chiều sâu của sản phẩm khi có cùng một ñường kính thì

ñường kính D của tấm phôi ban ñầu phải lớn. Khi D lớn thì sự biến
dạng của phần mặt bích _ phần ép vào trong lỗ khuôn _ cũng lớn. Vì
vậy, ñể khắc phục ñược tình trạng này thì lực P của mũi ñột và D cũng
phải lớn tỷ lệ thuận với nhau. Theo ñó, tỷ lệ ñường kính d1 của mũi ñột
với ñường kính D của tấm phôi sẽ biểu hiện mức ñộ dễ hay khó trong
việc gia công ép.
ௗଵ
஽

ൌ ‫ܪ‬ệ ‫ݏ‬ố é‫݌‬

஽
ௗଵ

ൌ ܶỷ ݈ệ é‫………… ݌‬.( 3.1 )

Tỷ lệ ép là tỷ lệ mà khi tăng vượt quá D
thì vật liệu sẽ bị gãy hỏng và ñược gọi
là tỷ lệ ép giới hạn hay hệ số ép giới
hạn. Giá trị này thể hiện kích thước tối
ña của tấm phôi hay nói cách khác là
ñộ sâu ép trong một lần. Do ñó, các giá
trị cho phép chúng ta biết ñược vật liệu
ñó có phù hợp với việc sử dụng hay
không, và trở thành tiêu chuẩn so sánh
tính ép ( bảng 3.2 ).
Ngoài ra, khi ñồ chứa có ñường kính d1
ñược siết thêm thì sẽ tạo thành ñường
kính d2, và d2/d1 ñược gọi là tỷ lệ siết
lại, do ñó tỷ lệ siết ban ñầu ñược biết

ñến là tỷ lệ siết lần 1 ( tham khảo hình
3.12 ).


Một ví dụ về tỷ lệ siết như sau D=Ø100, d1=Ø60, d2=Ø48 thì tỷ lệ siết
lần 1 là 60/100=0.6 hay 60% và tỷ lệ siết lại là 48/60=0.80 hay 80%.
Nếu tỷ lệ siết giới hạn của siết lần 1 là 0.55 thì có khả năng siết tới
55% trong 1 lần của siết lần 1. Vì vậy, tỷ lệ siết là hệ số tiêu chuẩn
quan trọng thể hiện ñộ gia công siết, nếu giá trị của tỷ lệ siết càng nhỏ
thì việc gia công càng khó khăn.
3.3

Các loại gia công khác

3.4.1 Ironing : Là quá trình gia công làm cho
thành vật liệu của ñồ chứa giảm ñi, kéo dài chiều
dài và làm cho bề mặt nhẵn hơn nhờ có mũi ñột
hoặc khuôn giống như hình 3.13.

3.4.2 Burring : Trong gia công uốn, thông thường
ñường uốn cong ñược thực hiện theo một ñường
thẳng, tuy nhiên, trong trường hợp theo ñường
cong thì bộ phận burring sẽ bị kéo hoặc bị nén
theo phương dọc theo ñường cong. Các trường
hợp ñặc biệt khi gấp mép xung quanh một cái lỗ
ñược gọi là burring ( hình 3.14 ).


II. Dập
1. Phân loại dập nguội

Dập nguội là phương pháp
gia công sử dụng tính chất
thay ñổi tính dẻo khi thêm tải
nén vào tấm kim loại ở nhiệt
ñộ bình thường ñể nâng cao
ứng suất ở phần trong sao
cho lớn hơn ứng suất ñứt
gãy tùy theo ñộ gia công. Có
hai phương pháp tạo biến
dạng lớn cho vật liệu bởi một
lực nén duy nhất ñó là gia
công kiểu ñẩy và dập khuôn.
Gia công kiểu ñẩy là phương
pháp thu hẹp diện tích mặt
cắt của vật liệu và là phương
pháp quan trọng nhất trong
các kĩ thuật cơ bản của
phương pháp dập nguội.
Trong phương pháp này
phương hướng chảy của
nguyên liệu sẽ song song với
phương hướng thêm tải trọng.


Trong phương pháp dập khuôn, phương hướng lưu ñộng nguyên liệu
vuông góc với trục nén và diện tích mặt cắt ñược tăng lên. Ở bảng 1.1
ñã tóm tắt các phương pháp gia công cơ bản rất tốt cho việc tham
khảo làm nền tảng cho việc lên kế hoạch công ñoạn. Trong việc tạo
hình sản phẩm cũng có thể kết hợp cả 2 phương pháp này và có kế
hoạch ñể giảm thiểu số lượng các bước khi gia công.

1.1 Dập nguội ngược : Phương pháp tạo ra sản phẩm hình trụ có ñáy
hoặc linh kiện hình trục bằng cách dùng mũi ñột ñể ép vật liệu ñi qua
khe hở giữa khuôn và mũi ñột giống như hình 1.1 ñược gọi là phương
pháp dập nguội ngược. ðặc trưng của phương pháp này là hướng
chảy của vật liệu ngược với hướng nén của mũi ñột. Gia công dập
nguội ngược của vật liệu sắt thép có thể
giảm diện tích mặt cắt lên tới 75%.
1) Tỷ lệ giảm mặt cắt : Trong gia công dập
nguội ngược cho sản phẩm hình trụ có ñáy
thì bên cạnh sản phẩm ñược tạo hình từ
các tấm phôi có cùng ñường kính có ñộ dày
càng nhỏ thì mức ép của khuôn càng lớn và
trọng tải cần thiết cho việc tạo hình sẽ lớn.
Tỷ lệ giảm mặt cắt là tỷ lệ giảm trước và
sau gia công. Nếu diện tích mặt cắt trước
khi gia công là Fo và sau khi gia công là F
giống như hình 1.2 thì tỷ lệ giảm mặt cắt
ñược tính theo công thức sau:
‫ ݋ܨ‬െ ‫ܨ‬
݀ଶ
ߝൌ
ൌ
ൈ 100%
‫݋ܨ‬
‫ ݋ܦ‬ଶ
1.2 Dập nguội xuôi : Theo như mô tả ở
hình 1.3 thì việc dập nguội xuôi là
phương pháp làm giảm diện tích mặt
cắt của tấm phôi sau khi cho phôi khít
vào khuôn ñể cho vật liệu chảy theo

hướng của mũi ñột vào phần tạo hình
của khuôn hoặc khe hở giữa khuôn và
mũi ñột ngược. Phương pháp này sử
dụng với mục ñích tạo ra sản phẩm có
hình dạng trục bước và hình trụ có ñáy.


ðối với vật liệu sắt thép thì phương pháp này ñơn giản hơn là phương
pháp dập nguội ngược và nó có khả năng thu nhỏ mặt cắt từ 85~90%.
1.3 Gia công phức hợp : Bằng
việc thực hiện kết hợp giữa hai
phương pháp dập nguội xuôi và
dập nguội ngược thì ta có thể tạo
ra những sản phẩm phức tạp hơn.
Hình 1.4 ñã thể hiện hình thức cơ
bản của phương pháp này. Vì vật
liệu sẽ chảy vảo theo cả hai
hướng phía trước và phía sau
theo hướng ép của mũi ñột nên
việc ép của khuôn sẽ thấp nên dễ
làm giảm diện tích mặt cắt hơn là
gia công từng loại. Tuy nhiên, vì
có hai cạnh tự do không ñược
kiểm soát bởi khuôn nên chiều dài của phần dập ngược và phần dập
xuôi không thể chọn một cách tự do ñược.
1.4 Dập khuôn
• Dập khuôn tự do: Là phương pháp
kẹp phôi giữa hai công cụ song
song với nhau. Phương pháp này
ñược gọi là dập khuôn tự do vì nó

không có sự hạn chế ở mặt trụ
của sản phẩm ñược dập ( tham
khảo hình 1.5 ). Bộ phận ñường
kính tăng lên do dập sẽ có hình
cái trống do ma sát với công cụ và
các khuyết ñiểm trên bề mặt phôi
có xu hướng mở rộng.
• Dập khuôn hở: Là phương pháp mà bộ phận ñược ép bị hạn chế
và phần vật liệu thừa ñược ñẩy ra ngoài giống như bavia ( hình
1.6 ). Tải trọng ép cần thiết trong tạo hình thì lớn hơn dập tự do
nhưng khuyết ñiểm của sản phẩm lại ít hơn.


• Dập khuôn kín : Vì phôi dập nằm hoàn toàn trong khuôn ép nên
có thể tạo hình ñược góc nhọn, cách bậc hay có vát mép ( tham
khảo hình 1.7 ). Tuy nhiên, tải trọng tạo hình trong thao tác dập
là lớn nhất và nếu không ñiều chỉnh thể tích phôi một cách chính
xác thì có khả năng làm hỏng khuôn ép.
2. ðặc trưng của phương pháp dập nguội
2.1 Sự tổn thất vật liệu trong dập nguội
1) So sánh với các phương pháp gia công khác : Vì phương pháp
dập nguội là phương pháp tạo ra sản phẩm bằng cách thay ñổi
tính dẻo nên tỷ lệ hiệu quả của sản phẩm so với trọng lượng
nguyên liệu ñầu vào là rất cao, thông thường ñạt ñược từ
90~95%. Vì lí do này nên trong nhiều trường hợp nó thường áp
dụng cho những sản phẩm ñược cắt từ thanh vật liệu và các sản
phẩm ñược hoàn thiện sau khi dập nóng ñể giảm chi phí cắt, chi
phí vật liệu và chi phí thay thế. Bảng 2.1 là bảng so sánh với
trường hợp cắt từ vật liệu thanh và bảng 2.2 là so sánh với sản
phẩm dập nóng. Từ ñấy ta có thể thấy ñược rằng tổn thất vật liệu

trong dập nguội là rất ít. Thông thường, so với dập nguội thì
lượng nguyên liệu ñầu vào của phương pháp dập nóng ít nhất
cũng nhiều hơn 30%, ngoài ra còn tùy theo cách gia nhiệt mà tổn
thất ôxi hóa cũng khoảng 5%. Mặc dù, ôxi hóa và khử do acid
cacboxit là không thể tránh khỏi dù gia công chính xác ñến mấy
thì công ñoạn cắt tinh cũng không thể bỏ qua.


2.2 Tốc ñộ sản xuất
ðặc trưng của thao tác gia công ép là tốc ñộ sản xuất rất cao. Số
lượng chuyển ñổi của máy ép mỗi phút có thể ñạt tốc ñộ 30~60 lần,
nếu sử dụng thiết bị cung cấp tự ñộng thì có thể ñạt ñược
15000~30000 sản phẩm/ ngày. Ngoài ra, nếu cung cấp bằng tay thì
mỗi phút tốc ñộ gia công cũng khoảng 10~20 lần.
2.3 ðộ chính xác gia công
ðộ chính xác gia công của sản phẩm không thua kém so với việc
hoàn thiện cắt gọt và trong nhiều trường hợp sản phẩm không yêu cầu
gia công hoàn thiện. Tình trạng bề mặt khi hoàn thành rất tốt, cho dù
sử dụng vật liệu có bề ngoài màu ñen thì bề mặt tạo hình khoảng 4~5s,
vật liệu vỏ xù xì khoảng 1~3s và bề mặt hoàn thành dưới 1s cho
những vật liệu ñã ñược ñánh bóng. Hình 2.3 chỉ ra mức ñộ thô nhám


khi hoàn thành một cách thích hợp
thì có thể tạo ra bề mặt hoàn thiện
có thể mang ñóng gói ngay ñược.
Khi có kế hoạch sản phẩm sử dụng
phương pháp dập nguội cần lưu ý
rằng tiêu chuẩn gia công ở vị trí
ñiểm chết dưới của quá trình ép,

tất cả các kích thước của sản
phẩm theo hướng trục gia công
ñược quyết ñịnh từ mặt tiêu chuẩn.
Hình 2.4 chỉ ra sự khác nhau so với
kích thước gia công cắt gọt. Về ñộ
chính xác của sản phẩm ta phải lý
giải và quản lý với quan ñiểm hoàn
toàn khác so với gia công cắt gọt.
Việc phân loại có thể tham khảo
Hình 2.5.

1) Kích thước và ñộ chính xác quyết ñịnh do khuôn
Những kích thước có hướng vuông góc với hướng lưu ñộng của vật
liệu như ñường kính ngoài hay ñường kính trong của sản phẩm ñược
quy ñịnh trực tiếp bởi khuôn ( mũi ñột và khuôn ). Có thể nhận thấy
một vài chênh lệch giữa kích thước của sản phẩm và kích thước của
khuôn mà nguyên nhân của nó chẳng hạn như việc tăng nhiệt ñộ của
sản phẩm do khôi phục tính ñàn hồi của sản phẩm, sự thay ñổi tính
ñàn hồi của khuôn. Giá trị trung bình của dung sai theo ñiều kiện gia
công thay ñổi tùy theo lượng mài mòn của khuôn ( tùy theo số lần gia
công ). Tuy nhiên lượng mài mòn của các bộ phận trên sản phẩm thì


khác nhau, thường thì những bộ phận tròn hoặc góc nhọn có mức ñộ
ảnh hưởng nhiều nhất. ðộ chính xác cao nhất ñược quy ñịnh bởi
khuôn là khoảng ±0.03mm, phạm vi dung sai theo ñiều kiện gia công
ñược cho là khoảng 0.03~0.05, nên dung sai thông thường là khoảng
±0.05mm~±0.1mm. Dập nguội khác với gia công cắt gọt ở chỗ chỉ cần
cho phép thay ñổi dung sai của sản phẩm lớn hơn dù chỉ một chút thì
làm mất ñi tuổi thọ của khuôn, do ñó cách kinh tế nhất là thiết lập dung

sai của sản phẩm ñến tối ña cho phéo theo tính năng của sản phẩm ñó
và bỏ qua các dung sai kết hợp của JIS. Mức ñộ chính xác của loại
này còn có thể nâng cao hơn nữa qua quá trình gia công lần 2.
2) Mức ñộ chính xác quyết ñịnh bởi ñiểm chết dưới của press.
Trong khuôn thì mũi ñột và cơ cấu ñẩy ra chịu 100% tải trọng tạo
hình, vì hình dáng và kích thước giới hạn tùy theo từng loại sản phẩm
nên cũng có trường hợp ứng suất nén ñạt ñến giá trị rất lớn
2000~2500N/mm2 { 200~250 kgf/mm2 }. Vì vậy lượng thay ñổi tính dẻo
của khuôn là khoảng gần 1% chiều dài của khuôn ở trục dọc gia công,
tùy theo dung sai tải trọng tạo hình mà dung sai vị trí khi kết thúc tạo
hình có ảnh hưởng của khuôn. ðối với sản phẩm dập nguội thì ñộ
chính xác gia công thông thường là ±0.15~0.2mm, và có thể cải thiện
ñược ñộ chính xác tùy theo quá trình gia công lần hai chẳng hạn như
việc dập tinh, tuy nhiên nó vẫn ít hơn vài lần so với ñộ chính xác ñươc
quyết ñịnh bởi khuôn.
3) ðộ chính xác thông qua việc kết hợp khuôn
Vì mũi ñột và khuôn ép ñược lắp ñộc lập và không có quan hệ gì với
nhau trong máy ép nên chúng ta không thể hi vọng ñộ ñồng tâm hoàn
hảo giữa bộ phận ñược gia công bằng mũi ñột và bộ phận ñược gia
công bằng khuôn ép. Vì việc kết hợp khuôn không ñồng ñều là nguyên
nhân gây ra lỗi cho sản phẩm như ñộ dày không ñồng ñều, lệch tâm
hay cong nên phải hết sức chú ý trong việc ñiều chỉnh, dung sai cho
phép cho ñộ lệch tâm của sản phẩm là 0.1~0.2mm, tùy theo ñiều kiện
có thể nâng lên 0.025mm.
4) Sự uốn cong của linh kiện trục
ðối với những sản phẩm thon dài việc uốn cong có thể bị gây ra bởi
ñộ nghiêng của mặt rìa phôi và tính dị hướng của vật liệu. Khi tạo hình,
cho dù là rất cố gắng chẳng hạn như tạo ra bộ phận chỉnh ( uốn
thẳng ), chỗ cong của khuôn nhưng về ñộ dài việc uốn cong ở mức ñộ
0.1% là không thể tránh khỏi.

2.4 Tính chất cơ học của sản phẩm
Những vật liệu thay ñổi tính dẻo sau khi chịu ứng suất nén lớn có
tính chất cơ học ñược cải thiện. Tính chất này không chỉ hiệu quả
trong trường hợp sử dụng phương pháp dập mà còn có hiệu quả trong
việc xử lý nhiệt. Ở ñây nếu gọi ñộ cứng là HB, sức kéo căng là σH,
ñiểm tới hạn là σγ, thì cùng với việc tăng ñộ gia công thì việc kéo căng
và siết cũng giảm, hiệu quả của việc gia công nguội cũng tương tự
như hiệu quả của xử lý nhiệt và ta có thể hiểu ñược lợi ích của việc
nâng cao tính chất cơ học của vật liệu. Những sản phẩm ñược gia
công dập nguội có cấu trúc nhỏ hơn và các thớ không bị cắt nên tính
chịu mài mòn rất tốt. Tuy nhiên, dù là vật liệu giống nhau nhưng
cường ñộ phụ thuộc tùy theo tình trạng tôi ( nhiệt luyện ) của vật liệu,
mức ñộ gia công, phương pháp gia công và mỗi phần trên sản phẩm
khác nhau nên không thể hi vọng việc tăng cường ñộ một cách ñồng
nhất giống như việc nhiệt luyện ( tôi ).



3 Vật liệu dập
3.1 Vật liệu sắt thép: Hiện này vật liệu sắt thép sử dụng phương pháp
dập nguội phần lớn là những vật liệu có hàm lượng carbon nhỏ hơn
1% như thép carbon thông thường, thép molypden crom, thép crom,
thép crom nikel, thép chịu lực…. Thép không rỉ là vật liệu hệ 13% crom
nên việc tạo hình tương ñối dễ dàng nhưng vì hệ 18-8 có sự ñông
cứng gia công rất lớn nên không thể gia công lưu ñộng vì vật liệu chỉ
có thể tiến hành gia công ñúc.
1) Thành phần hóa học :
Chúng ta mong muốn thành phần hóa học của vật liệu càng ít thay

ñổi càng tốt. ðặc biệt là hàm lượng carbon có ảnh hưởng lớn ñến khả
năng chống thay ñổi, bất kì sự thay ñổi riêng lẻ nào cũng ảnh hưởng
ñến tính chính xác ñộ dày của sản phẩm. Vì vậy, nếu có thể thì chúng
ta nên giảm lượng carbon và biến thể. Những vật liệu có hàm lượng
ñông cao và hàm lượng chất phi kim như photpho, lưu huỳnh thì dễ bị
phát sinh vết nứt khi tạo hình, do ñó nên chọn những vật liệu có ít
những nguyên tố này, và nếu có thể thì nên tránh việc sử dụng sắt dễ
cắt gọt có thành phần lưu huỳnh.


Bảng 3.1 Tiêu chuẩn vật liệu sử dụng của phương pháp dập nguội

2) Xử lý nhiệt
Trong thao tác tạo hình chúng ta phải cố gắng kéo dài tuổi thọ của
dụng cụ và ñể dễ dàng chống khuyết ñiểm của sản phẩm thì phôi nên
làm mịn hết sức có thể, ngoài ra ñể nâng cao ñộ chính xác của sản
phẩm ta phải tiến hành xử lý nhiệt một cách ñồng nhất. Trong phương
pháp xử lý nhiệt của vật liệu thì có phương pháp tôi mềm tiến hành từ
trên ñiểm thay ñổi Ac1 và tôi chuyển pha làm thay ñổi cấu trúc tinh thể
của hợp chất FeC duy trì ở dưới giá trị Ac1. ðối với thép có hàm lượng
carbon cao thì sau khi tôi hoàn thành rồi tiến hành tôi chuyển pha sẽ
rất có lợi.


Bảng 3.1 ñã thể hiện ñường
cong gia nhiệt trong phương
pháp tôi, thời gian duy trì ở nhiệt
ñộ tôi ñược quyết ñịnh tùy theo
thành phần hóa học và cấu trúc
ban ñầu. Theo như bảng 3.2 thì

trong phương pháp tôi chuyển
pha thì thép có hàm lượng
carbon lớn hơn 0.4% có ảnh
hưởng lớn ñến việc chịu biến
dạng. Trong nhiều trường hợp,
thép có hàm lượng carbon thấp
ñược sử dụng ñể cán, tuy nhiên
ñể cải thiện tính ñồng nhất của
việc chịu biến thể sản phẩm, ñộ chính xác gia công và ñộ ổn ñịnh của
quá trình sản xuất thì dù thép có hàm lượng carbon thấp cũng nên tiến
hành tôi mềm. Sự lựa chọn giữa tôi chuyển pha hay tôi mềm nên
quyết ñịnh tùy theo ñộ gia công nguội của sản phẩm chứ không nên
chỉ quyết ñịnh theo hàm lượng carbon. Khi ñộ gia công cao thì cũng có
thể chỉ ñịnh tôi chuyển pha kể cả với thép có hàm lượng carbon thấp.
Trong phương pháp tôi mềm khi sản phẩm xảy ra vết nứt thì tùy theo
cấu trúc tinh thể mà cũng có trường hợp có thể tránh khỏi khuyết ñiểm.

3.4

Hợp kim nhôm