TÔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHÔI CHI TIẾT TRỤ TRƠN BA BẬC (ĐINH ĐỨC DUY VNUA)

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI
I.

Khái quát về công nghệ dập khối
I.1.
Khái niệm về công nghệ dập khối

Công nghệ tạo hình khối là một phần của 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 lòng
khuôn hoặc làm kim loại chảy qua lỗ thoát của cối hoặc của chày để tạo ra chi tiết có
hình dạng và kích thước theo yêu cầu.
I.2.
-

Ưu nhược điểm

Ưu điểm của phương pháp công nghệ tạo hình khối là:

+ Đồng thời với quá trình biến dạng dẻo kim loại, trong quá trình dập tạo hình
khối, cấu trúc tinh thể kim loại bị thay đổi (thường làm giảm độ hạt) và có thế tạo ra
hướng thớ kim loại phù hợp, do đó làm cho độ bền và độ cứng của chi tiết tăng lên.
+ Quá trình dập tạo hình khối sẽ tiết kiệm được nhiều kim loại, nhất là trong sản
xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Do đó hạ được giá thành sản phẩm.
+ Do tăng được độ bền và độ cứng nên kích thước chi tiết giảm đi, chi tiết sẻ gọn
nhẹ hơn.
+ Năng suất lao động cao do có thể cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất.
+ Thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí sản xuất.
+ Có thể chế tạo được các chi tiết có kích thước từ rất nhỏ (trục đồng hồ) đến
những chi tiết có kích thước vô cùng lớn (khối lượng đến 500 tấn).
- Nhược điểm cơ học của quá trình dập tạo hình khối là:
Hầu hết các quá trình tạo hình đều được thực hiện với phôi ở trạng thái nóng, do

vậy chất lượng bề mặt chi tiết thấp, độ chính xác không cao, khó khăn cho việc cơ khí
hoá và tự động hoá quá trình sản xuất.
Do phải gia công với phôi ở trạng thái nóng nên công nhân phải làm việc trong
môii trường nóng, độc, khói bụi. Khi làm việc, các thiết bị thường gây tiếng ồn lớn, ảnh
hưởng đến sức khoẻ của người lao động.
Hiện nay phương pháp dập tạo hình khối với phôi ở trạng thái nguội được sử dụng
khá phổ biến. Khi đó độ nhẵn bóng bề mặt và độ chính xác chi tiết cao, không cần qua
gia công cơ, nhưng phương pháp này chỉ áp dụng được với những chi tiết nhỏ và trung
bình do lực công nghệ lớn.
Phương pháp dập tạo hình khối không thể tạo được những chi tiết có hình dạng và
kết cấu phức tạp như đối với công nghệ đúc.
Dập tạo hình khối thường phải sử dụng các thiết bị lớn, đắt tiền do vậy chỉ thích hợp với
sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối do phải đầu tư ban đầu lớn.


2


Khả năng rèn

Nhiệt luyện

Chồn, vuốt, ….
Phôi

Nung phôi

Ủ khuôn

Khuôn hở, Khuôn

kín, ép chày

Cắt biên,
gia công
cơ, xử lý
nhiệt

KT

Cắt,Cưa,
Cắt gọt

e

Máy búa, máy ép
Thiết kế và chế tạo
khuôn
Bôi trơn…..

Hình 1.1: Sơ đồ khối công nghệ rèn, dập khối
I.3.

Phân loại

-Căn cứ vào ứng suất có tác dụng chủ yếu đối với quá trình biến dạng , có thể phân
chia biến dạng thành 5 nhóm lớn :
+ Biến dạng nén : Trạng thái dẻo được gây nên bởi ứng suất nén một hoặc nhiều
chiều , phương pháp cán , rèn tự do , rèn khuôn, ép chảy

move

workpiece

Die

Hình 1.2: biến dạng nén dạng chồn
3
+ Biến dạng kéo
nén : Trạng thái dẻo được gây nên bởi ứng suất kéo và nén , phương pháp
kéo , dập vuốt , uốn vành , miết


Die

workpiece

Hình 1.3: Biến dạng kéo nén dạng kéo dây
+ Biến dạng kéo : Trạng thái dẻo được gây nên bởi ứng suất kéo một hoặc nhiều
chiều , phương pháp kéo dãn , dập phình , dập định hình

Move

Die
blank

Hình 1.4: Biến dạng kéo dạng dập phình

+ Biến dạng uốn : Trạng thái dẻo được gây nên bởi trọng tải uốn
move

workpiece

Die
4

Hình 1.5:Biến dạng uốn dạng uấn


+ Biến dạng cắt : Trạng thái dẻo được gây nên bởi tải trọng cắt . Thuộc nhóm
này có các phương pháp trượt và xoắn .
move

workpiece

Die

Hình 1.6: Biến dạng cắt dạng trượt
Bảng 1.1: Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Phôi
- Phôi đúc, gò đúc
- Phôi cán chu kỳ , định hình
- Chế độ nhiệt
- Vật liệu, cơ tính

Rèn, Dập khối
- Chồn
- Vuốt, kéo
- Uốn
- Dát

- Ép chảy
- Đột lỗ
- Vặn xoắn
- Hàn cháy
- Chặt phôi
- Dập trong khuôn hở
- Dập trong khuôn kín

5

Phôi dập
- Bán thành phẩm
- Chi tiết
- Dung sai vật dập


Hình 1.7: Sơ đồ phân loại dập khối

Hình 1.8: Các công đoạn của quá trình dập khối
6


I.4.

Thiết bị máy móc và sản phẩm điển hình

1.4.1. Các thiết bị máy móc
Các máy búa không khí nén, máy búa hơi nước - không khí nén; các máy búa thủy lực; máy
ép trục khuỷu dập nóng; máy trục vít ma sát hoặc máy vít cung điện v.v...
Đến nay do những thành tựu khoa học, kỹ thuật ngày càng cao, các nước công nghiệp phát

triển dã chế tạo các thiết bị dập tạo hình cỡ lớn và hiện đại, các thiết bị phục vụ công nghệ
dập.
Thiết bị nung phôi.
Bao gồm : buồng đốt , buồng nung , hệ thống thoát khói ,thiết bị trao đổi nhiệt hoặc thiết bị
hoàn nhiệt , hệ thống đường ống
a) Phân loại
Thiết bị nung trong các phân xưởng tạo hình nóng bằng áp lực được phân loại theo các
dấu hiệu sau :
Theo nguồn cung cấp nhiệt lò nung được chia thành :
-

Lò có ngọn lửa
Lò điện : lò sử dụng năng lượng điện

Theo chức năng công nghệ
-

Lò rèn : dùng trong các phân xưởng rèn
Lò trong xưởng cán
Lò nhiệt luyện

Theo nguyên lí tác dụng
-

Lò hoạt động theo chu kì
Lò hoạt động liên tục

b ) Thiết bị dùng để nung nóng phôi nhỏ và trung bình
Để nung phôi nhỏ và trung bình trong sản xuất dập nóng thường sử dụng buồng hoặc lò
khe

7


Hình 1.9: Kết cấu lò buồng dùng nhiên liệu
c )Lò điện nung phôi trong phân xưởng dập
Với mục đích nung không oxi hóa phôi thép để dập chính xác người ta sử dụng lò điện
trở
Khi nung phôi bằng dòng điện cảm ứng nhiệt độ kim loại tăng lên dưới tác dụng của dòng
điện xoáy và tỏa ra nhiệt do hiện tượng từ hóa ngược
Phương pháp nung phôi sử dụng năng lượng điện cho phép tiết kiệm kim loại , đồng thời
tăng tuổi thọ của khuôn do kim loại oxi hóa và nhiệt độ phôi kim loại lớn hơn tiết diện ngang
.
Nung bằng năng lượng điện còn cho năng suất cao điều kiện lao động được cải thiện .
Nhược điểm : nguồn điện năng lượng tiêu thụ lớn chi phí cho khâu nung cao khó áp dụng
với phôi định hình phức tạp .
d) Thiết bị dập
Đến nay do những thành tựu khoa học, kỹ thuật ngày càng cao, các nước công
nghiệp phát triển đã chế tạo các thiết bị dập tạo hình cỡ lớn và hiện đại, các thiết bị phục vụ
công nghệ dập thể tích khác như:

8


-

Máy búa hơi có trọng lượng phần rơi đến G = 25 tấn

-

Hình 1.10: Máy búa
-

Máy búa không bệ đe có năng lượng và đập đạt đến 1,5 MJ

9

Hình 1.11: Máy búa không bệ đe

-

Máy ép thủy lực có lực danh nghĩa đến P = 750 MN (75000 tấn)


Hình 1.12: Máy ép thủy lực
-

Máy ép ma sát trục vít có lực danh nghĩa đến P =16 MN (1600 tấn)

-

1
0

Hình 1.13 : Máy ép ma sát trục vít:
- Máy rèn ngang có lực danh nghĩa đến P = 31,5 MN (3150 tấn)


1
1

1.4.2. Một số hình ảnh sản phẩm
Sản phẩm dập khối được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống, các ngành công nghiệp
nhẹ và nặng. Sau đây là một số sản phẩm của công nghệ dập khối:

Hình 1.14: Các chi tiết dạng càng,trục

1
2

Hình 1.15: Chi tiết dạng tay biên,đĩa xích


Hình 1.16: Một số chi tiết khác

Hình 1.17: Chi tiết dạnh trục tròn xoay
Chi tiết bánh răng

1
3

Hình

1.18:


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI
2.1. Cơ sở lý thuyết biến dạng dẻo kim loại:
Sự dịch chuyển tương đối giữa các chất điểm, các phần tử của vật thể rắn dưới tác dụng

của ngoại lực, nhiệt độ hoặc của một nguyên nhân nào đó dẫn đến sự thay đổi vô hình dạng,
kích thước của nó gọi là biến dạng.
Tất cả mọi phương pháp trong Gia công áp lực (GCAL) đều dựa trên một tiền để chung
là thực hiện một quá trình biến dạng dẻo. Vật liệu dưới tác dụng của ngoại lực sẽ thay đổi
hình dạng và kích thước mà không mất đi sự liên kết bền chặt của nó. Khả năng cho phép
thực hiện một quá trỉnh biến dạng dẻo được coi là một đặc tính quan trọng của kim loại. Để
làm sáng tỏ quá trình biến dạng của kim loại ta hãy theo dõi thí nghiệm kéo giản đơn, Dưới
tác dụng của lực kéo, mẫu kéo liên tục bị kéo dài cho đến khi bị kéo đứt. Trong thí nghiệm
kéo với các thiết bị phù hợp ta có thể đo được lực kéo và độ dãn dài tương ứng, từ đó xác
định ứng suất và biến dạng theo các mổi quan hệ sau:

Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa ứng suất và độ dãn dài tương đối £ gọi là đường
cong ứng suất - biến dạng. Xét ứng xử của kim loại khi biến dạng có thể chia đường cong
ứng suất - biến dạng làm hai vùng.
- Vùng biến dạng đàn hồi
Khi lực kéo còn nhỏ mẫu chỉ biến dạng đàn hồi, đặc trưng của giai đoạn này là khi dỡ bỏ
tải trọng, mẫu lại phục hồi trở lại chiều dài ban đầu. Trong vùng này tồn tại mối quan hệ
tuyến tính giữa ứng suất ơ và biến dạng e tuản theo định luật Hooke:

1
4


Hình 2.1. Đường cong ứng suất biến dạng của một kim loại kliông có vùng chảy rõ rệt
trong thí nghiệm kéo
Môđun đàn hồi E đặc trưng cho thuộc tính đàn hồi của vật liệu dưới tác dụng của ứng
suất pháp, Vùng biến dạng đàn hối được giới hạn bởi giới hạn đàn hồi R e. Việc xác định
chính xác giới hạn đàn hồi Re nhiều khi rất khó khăn nên người ta thường quy định lấy
RpO,oi làm giới hạn đàn hồi, đó là ứng suất tương ứng với mức độ biến dạng dư e = 0,01 %.
- Vùng biến dạng đàn hồi - dẻo

Nếu tải trọng tăng lên khiến ứng suất trong mẫu vượt quá giới hạn đàn hồi thì vật liệu bầt
đầu quá trình chay déo. Trong vùng này nếu dỡ bỏ tải trọng thì mẫu không phục hồi được
chiều dài ban đầu mà vẫn bị dãn dài ra một đoạn và trên đường cong ứng suất biến dạng
được thể hiện bằng mức độ biến dạng dư ep, ứng suất làm cho vật liệu bắt đầu chảy déo gọi
là giới hạn cháy Rp, Trong kỹ thuật người ta qui định giới hạn chảy là ứng suất gây nén một
lượng biến dạng dư bằng 0,2% kí hiệu là Rp0 2 đối với những vật liệu có đường cong ứng
suất biến dạng không có vùng chảy rõ rệt, còn đối với những vật liêu có đường cong ứng
suất - biến dạng có vùng chảy rõ rệt thì việc xác định Rp là dễ dàng.
Trong tất cả các phương pháp GCAL thì quá trình biến dạng được thực hiện trong vùng
đàn hồi - dẻo. Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là quan hệ phi tuyến. Kèm theo biến
dạng dẻo bao giờ cũng có biến dạng đàn hổi. Nói
chung, biến dạng đàn hồi so với biến dạng dẻo
được thực hiện trong các phương pháp GCAL là
không đáng kể, có thể bỏ qua, song trong một số
trường hợp nhất thiết phải để ý đến ảnh hưởng của
nó (ví dụ biến dạng đàn hồi khi uốn).
ứng suất ứng với lực kéo lớn nhất trong thí
nghiệm kéo là giới hạn bền kéo:
Kể từ khi đặt tải cho đến khi lực kéo đạt giá trị
lớn nhất, mẫu bị kéo dài ra nhưng tiết diện
của mẫu hầu như giảm đồng đều trên suốt Hình 2.2. Phần đầu của dường cong ứng suất
chiều dài của mẫu, giai đoạn này
biến dạng với ứng suất danh nghĩa và ứng suất
gọi là giai đoạn dãn đồng đều. Qua
thực tế
giai đoạn dãn đồng đều mẫu bị co thắt cục
bộ và do vậy 1lực kéo giảm đi, theo đó ứng suất cũng giảm.
5
Trong vùng
dẻo, do mẫu bị kéo dài ra nên tiết diện tức thời A của mẫu tại bất cứ thời

điểm nào của quá trình kéo cũng nhỏ hơn tiết diện ban đầu A o, vì thế suất thực tế tồn tại
trong mẫu luôn luôn lớn hơn ứng suất danh nghĩa và bởi vậy đường cong ứng suất thực tế
biến dạng luôn luôn nằm bên trên đường cong , Trong giai đoạn dãn đồng đều ở thí nghiệm
kéo thì trong mẫu tổn tại trạng thái


ứng suất đơn và ở giai đoạn này ứng suất thực chính là ứng suất chảy kr
(phân biệt với giới hạn chảy Rp).
Như vậy, đường cong ứng suất - biến dạng là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của ứng
suất chảy vào mức độ biến dạng. Mức độ biến dạng càng lớn thì ứng suất cần thiết để duy trì
biến dạng càng tăng (ứng suất tăng cho đến khi mẫu bị phá hủy), Ta nói vật liệu bị hoá bền.
Đây là một đặc điểm hết sức quan trọng của vật liệu kim loại mà bất cứ quá trình biến dạng
nào cũng phải chú ý đến.
Trong thí nghiệm kéo, kể từ khi mẫu bắtt đầu co thắtt cục bộ thì trạng thái ứng suất trong
mẫu đã chuyển từ trạng thái ứng suất đơn sang trạng thái ứng suất khối và bởi vậy đường
cong ứng suất thực - biến dạng trong giai đoạn này cũng mất đi ý nghĩa thực tiễn của nó
Điểm B trên đường cong ứng suất - biến dạng (hình 1.1) đánh dấu giai đoạn mất ổn định
trong quá trình kéo, Điểm c ứng với khi xuất hiện sự đứt gãy của mẫu, nó nói lên khả năng
biến dạng của vật liệu không còn nữa. Khả năng này phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu và
những điều kiện biến dạng, Để đánh giá khả năng biến dạng của vật liêu trong thí nghiệm
kéo cần xác định những đại lượng sau:
-

Độ thắt tiết diện tương đối Z%:

trong đó: Ag - tiết diện mặt đứt gãy,
-

Độ dãn dài tương đối A%:

trong đó: lg - chiều dài làm việc của mẫu khi đứt gãy.

1
6


2.1.1 . Một số định luật liên quan
- Trong kim loại , các nguyên tử tồn tại lực tác dụng tương hỗ gồm các lực đẩy và
lực kéo . Tại một nhiệt độ nhất định chúng dao động quanh vị trí cân bằng , nhờ vậy vật
thể tồn tại với một hình dáng kích thước nhất định . Theo quan điểm năng lượng , các
nguyên tử tồn tại ở vị trí năng lượng tự do thấp nhất , tùy thuộc cấu trúc tinh thể , các
nguyên tử ở mạng tinh thể lập phương có năng lượng tự do cao hơn .
a.Định luật ma sát
•

Định luật thứ 1: Công của ma sát ngoài A bằng tổng công của nhiệt sinh ra Q và
công các năng lượng được hấp thụ ∆E:

A = Q + ∆E
Thường công của ma sát ngoài không hoàn toàn biến thành nhiệt, nên nhỏ hơn A và
∆E >0. Tỷ số năng lượng hấp thụ và công của ma sát ngoài là một đại lượng thay đổi,
phụ thuộc vào tính chất vật liệu và điều kiện ma sát ngoài: ∆E/A = ϕ( p, v, c) (3.3) trong
đó: p - áp suất , v - tốc độ trượt, c - vectơ các thông số ma sát, tính chất vật liệu, môi
trường, nhiệt độ...
•

•

Định luật thứ 2: Lực ma sát là tổng các lực thành phần được dùng để thúc đẩy các quá
trình cơ-lý-hoá ứng với điều kiện tiếp xúc của cặp ma sát. Các lực ma sát gồm các dạng:

ma sát bên trong các lớp thuỷ khí động; chế độ ma sát tựa thuỷ động; ma sát trượt trong
các lớp giới hạn; tạo giải trong các lớp bề mặt kim loại; quá trình dao động đàn hồi
trong lớp bề mặt; biến dạng của các thể tích bề mặt vĩ mô; phá hoại các kiên kết
khuyếch tán; tương tác của trường phân tử của các pha rắn- trường Vandecvan và trường
bề mặt với các khuyết tật của cấu trúc tinh thể; cơ chế phá hoại sự tích luỹ các khuyết
tật và sự tan rã các cấu trúc thứ cấp; các cơ chế phá hoại thể tích vĩ mô kim loại; tản mát
năng lượng ra ngoài.
Định luật thứ 3: Với một tập hợp các thông số vật liệu, môi trường, nhất định có một
vùng của tác dụng cơ học, trong đó tích phân của tỷ số năng lượng hấp phụ trên công
của lực ma sát trong toàn thể tích bị biến dạng có giá trị cực tiểu
b. Định luật trở lực nhỏ nhất
Định luật trở lực nhỏ nhất cho biết phương hướng biến dạng và dịch chuyển của
các chất điểm
khi chịu tác dụng của ngoại lực. Nếu không có ma sát, hoặc ma sát theo
1
các chiều7như nhau, các chất điểm kim loại trên bề mặt sẽ biến dạng đều theo 3 hướng.
Nếu biết 2 hướng chính biến dạng của vật thể, hướng trục thứ 3 biến dạng chỉ có thể
theo 1 hướng.


Thí dụ : khi ép chảy, hình dáng kích thước của lỗ cối quyết định giá trị biến dạng
của 2 hướng chính d2, d3. Biến dạng của hướng thứ 3 được xác định bằng định luật thể
tích không đổi d1=d2+d3. Hướng chảy kim loại theo hướng ép, như vậy có thể xác định
được hướng biến dạng.
Nếu cho biết hướng biến dạng của 1 phương chính, phương thứ 2 bị ngăn cản, thì
phương thứ 3 cũng có thể xác định.
Thí dụ : chồn trong khuôn dạng rãnh,kim loại chỉ có thể chảy theo 1 phương duy
nhất dọc theo hướng trái và phải của rãnh.
Nếu 1 phương trục chính biến dạng xác định, trên 2 phương trục chính kimloại có
thể dịch chuyển tự do.

Thí dụ, chồn trên đe phẳng. Nếu tiết diện phôi là tròn, sau biến dạng chồn ta đ-ợc
tiết diện cũng tròn.Nhưng nếu tiết diện phôi hình vuông, do chiều dài tiếp xúc và biến
dạng của các điểm theo các phuqơng 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 hiện tượng tương tự. Do ma
sát trên các đường chéo lớn, trên trục dài lớn nên, đầu tiệ hình thành hình ôvan, sau mới
thành hình tròn.
- Người ta chia ra các kiểu biến dạng : biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo và
biến dạng phá hủy
+ Biến dạng đàn hồi là Vật thể chịu tác dụng của ngoại lực bị biến dạng.
Nếu sau khi cất tải biến dạng bị mất đi , vật thể trở thành hình dáng kích thước ban đầu
như chưa bị tác dụng lực ta gọi là biến dạng đàn hồi.Biến dạng dàn hồi phụ thuộc vào 2
yếu tố lực và nhiệt độ :

+ Biến dạng Phá hủy là sự thay đổi hình dáng và kích thước của vật thể dưới sự tác
dụng của 1ngoại lực , sau khi cất tải chúng không còn giữ nguyên liên kết bán đầu giữa
8
các nguyên
tử hoặc các phần . Phá hủy làm nứt , gãy , vỡ mối liên kết giữa các nguyên
tử do ứng suất kéo gây nên.


Hình 2.3: Cơ chế phá hủy
+ Biến dạng dẻo là sự thay đổi Sự thay đổi kích thước, hình dạng của vật liệu dưới tác
dụng của tải trọng

Hình 2.4:Biểu đồ tải trọng biến dạng dẻo

1
9

Hình 2.5:Biểu đồ biến dang dẻo
- Trượt và cơ chế biến dạng trượt : Trượt là một quá trình chuyển động tương đối giữa 2
phần tinh thể , ở đây sự dịch chuyển tương đối bao hàm một loạt mặt hoặc lớp mỏng tạo
thành một dải trượt ở những vùng trung gian giữa các mặt trượt không có biến dạng.


Hình 2.6: Trượt giữa các mặt tinh thể
-

Biến dạng dẻo nguội đa tinh thể :
Đa tinh thể là vật thể kết tinh gồm nhiều hạt tinh thể đa cạnh trong mỗi hạt có sự
sắp xếp nguyên tử theo trật tự quy luật , bề mặt hạt hay còn gọi là phân giới hạt
có cấu trúc phi tinh thể . Mỗi hạt có một định hướng riêng .Sự biến dạng dẻo
trong đa tinh thể trước hết là trong nội bộ giữa các hạt và sau đó là sự dịch
chuyển tương đối giữa các hạt. Sự biến dạng trong một hạt cũng theo cơ chế biến
dạng dẻo đơn tinh thể

Hình 2.7: Trượt trong hạt
-

Hóa bền khi biến dạng dẻo nguội và đường cong biến dạng :
+ hiện tượng biến dạng cứng nguội : biến dạng dẻo kim loại làm thay đổi tổ chức
và 2tính chất cơ lí hóa của vật liệu . Khi tăng độ biến dạng làm tăng các chỉ tiêu cơ
0
học chống biến dạng : tăng giới hạn đàn hồi , giới hạn tỉ lệ , giới hạn chảy , giới
hạn bền đồng thời làm giảm các chỉ tiêu dẻo : độ dãn dài tỉ đối , độ co thắt tỉ đối ,
va chạm , điện trở , khả năng chống ăn mòn . Tổng hợp các hiện tượng trên gọi là
biến dạng dẻo biến cứng vật liệu.

Hình 2.8 : Đường cong biến cứng của Laton

2.1.2 . Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến dạng dẻo kim loại
-Ảnh hưởng của thành phần , tổ chức kim loại
+ Các kim loại khác nhau có nhiều kiểu tinh thể , lực lien kết giữa các nguyên tử khác .
+ Đối với các hợp kim , kiểu mạng thường phức tạp , xô lệch mạng lớn , một số nguyên
tố tạo các hạt cứng trong tổ chức cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm nhau do đó
tính dẻo của chúng cũng khác nhau
+ Các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt , làm xô lệch mạng cũng làm giảm tính
dẻo của kim loại .
-Ảnh hưởng của nhiệt độ biến dạng
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ , hầu hết kim loại khi tăng nhiệt độ
, tính dẻo tăng . Khi tăng nhiệt độ , dao động nhiệt của các nguyên tử tăng đồng thời xô
lệch mạng giảm , khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng đều
hơn.
2 hưởng của ứng suất dư
-Ảnh
1

Khi kim loại bị biến dạng nhiều , các hạt tinh thể vỡ vụn , xô lệch mạng tăng , ứng suất
dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh ( hiện tượng biến cứng ) . Khi nhiệt độ kim
loại đạt từ 0.25 – 0.3 Tnc , ứng suất dư và xô lệch mạng làm giảm làm cho tính dẻo kim
loại phục hồi trở lại . Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4T nc trong khi kim loại bắt đầu xuất


hiện quá trình kết tinh lại , tổ chức kim loại sau kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn ,
mạng tinh thể hoàn thiện hơn nên độ dẻo tăng .
-Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng
Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp

trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục bị biến dạng , do đó ứng suất trong khối kim sẽ
lớn , hạt kim loại dễ bị dòn và có thể bị nứt
2.2 . Các thông số công nghệ
2.2.1: Khoảng nhiệt độ tạo hình
Độ dẫn nhiệt của thép khi nung thay đổi theo quy luật định hình .khi nung thép tới nhiệt
độ nằm trong khoảng 100-150 độ dẫn nhiệt của thép đều giảm .khi nung thép đến nhiệt
độ cao hơn khoảng nhiệt độ này thì nhiệt độ dẫn nhiệt của thép lại tăng lên sự giảm
nhiệt độ dẫn nhiệt khi nung nóng có ý nghĩa quan trọng trong việc xác lập chế độ dập
nóng
Như vậy khi rèn và dập ở vùng nhiệt dộ cao thì mức độ biến dạng trong khoảng 25-30%
còn khi rèn ở vùng nhiệt độ thấp thì mức độ biến dạng dưới 5% . Điều này cho phép loại
trừ các hiện tượng kết tinh lại trong vật rèn sau biến dạng và giữ được cơ tính cần thiết
cho kim loại vật dập.
2.2.2. Chế độ nung và làm nguội
a) Chế độ nung kim loại trước khi dập nóng gồm :
+ Nhiệt độ lò khi chất phôi vào lò
+ Nhiệt dộ nung phôi
+Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ đã cho
+ Tổng thời gian nung
+ Khoảng nhiệt độ rèn
Nhiệt độ lò khi chất phôi phụ thuộc vào mác vật liệu , hình dạng kích thước tiết diện
ngang của phôi
Tốc độ nung nóng có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình nung độ nung cao nhất để
giảm hao phí quan hệ do bị ô xi hóa , thoát các bon , giảm sự phát triển của độ hạt, do
đó làm tăng tính dẻo và tăng năng suất nung .
2

Tốc độ nung
phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt và tiết diện ngang của phôi nó cũng liên quan
2

đến nhiệt độ trực tiếp của buồng lò .
Tốc độ nung có thể được biểu diễn dưới dạng phương trình :


Trong đó :
+a=

: Hệ số dẫn nhiệt của phôi nung

: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu phôi
c: nhiệt dung riêng của phôi nung
: khối lượng riêng của vật liệu phôi
τ : thời gian nung
b)Chế độ làm nguội
Quá trình làm nguội vật dập xảy ra ngược lại với quá trình nung nóng . Tất cả các hiện
tượng xảy ra khi nung được lặp lại theo thứ tự ngược .
Quá trình làm nguội chia 2 giai đoạn :
- Làm nguội trong quá trình gia công :
Giai đoạn này phôi được làm nguội do truyền ra không khi xung quanh và nhiệt
truyền trực tiếp vào dụng cụ gia công mặt khác phôi bị biến dạng phát ra nhiệt năng góp
phần làm tăng nhiệt độ phôi
Bảng 2.1 cho biết một vài số liệu về tốc độ làm nguội vật dập có kích thước trung bình
được làm nguội ngoài không khí :

2
3


Bảng 2.1 : Tốc độ làm nguội vật rèn ngoài không khí

- Làm nguội sau khi kết thúc rèn
Chế độ làm nguội sau khi dập nếu làm không đúng có thể xảy ra các hiện tượng
không mong muốn như cong vênh rạn nứt . sau khi dập có nhiều ứng suất hơn quá trong
quá trình nung vì ngoài ứng suất nhiệt trong quá trình dập do biến dạng không đều nên
chi tiết có ứng suất lớn
Các chi tiết lớn D= 500-1500mm người ta làm nguội ngoài không khí và có các áo cách
nhiệt làm bằng amian .
2.2.3 Lực cắt phôi:

2
4

Hình 2.9: Sơ đồ cắt phôi trên máy cắt.


-

Ta có: Công thức tính lực cắt;
P = K . F 0,7. K. . F.

-

Trong đó

+ F: diện tích phôi
+ : giới hạn bền
+ K = 1 1,6
2.2.4 Tính lực Dập :
P = k . Fmax
Trong đó :

+ k : hệ số áp lực phụ thuộc vào kim loại gia công.
Với thép gia công là thép thường chọn k = 5
Fmax : diện tích tiếp xúc lớn nhất giữa phôi và đầu ép
2.2.5 . Kiểm tra
Để thực hiện mục đích kiểm tra người ta trang bị hệ thống thiết bị đo ghi và kiểm tra
tự động . Việc sử dụng vận hành hệ thống này cho phép nâng cao năng suất lò rút ngắn
thời gian nung giảm chi phí nhiên liệu và vật chịu lửa .
Hệ thống tự điều chỉnh chế độ nhiệt còn góp phần giảm nhẹ lao động cho công nhân và
cho phép tuân thủ nghiêm ngặt chế độ nung và nhiệt luyện cho trước

2
5