Nghiên cứu công nghệ dập bán tinh cặp bánh răng côn xoắn trong hộp vi sai xe tải 1 5 tấn

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... 4
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 7
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI TRONG NGÀNH
CƠ KHÍ CHẾ TẠO ................................................................................................... 9
1.1. TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ RÈN DẬP......................................... 9
1.1.1. Vị trí của cơng nghệ rèn dập .................................................................. 9
1.1.2. Phân loại công nghệ rèn dập .................................................................. 9
1.2. CÔNG NGHỆ RÈN DẬP KHỐI ............................................................ 9
1.2.1. Khái niệm ................................................................................................ 9
1.2.2. Lịch sử hình thành và phát triển ............................................................. 9
1.2.3. Các dạng sản phẩm điển hình .............................................................. 11
1.2.4. Phân loại công nghệ rèn dập khối ........................................................ 13
1.2.5. Một số nguyên công trong công nghệ rèn dập khối ............................. 13
1.2.5.1. Công nghệ rèn ................................................................................... 13
1.2.5.2. Cơng nghệ dập thể tích ...................................................................... 16
1.2.6. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ rèn dập khối .......................... 19
1.2.6.1. Ưu điểm ............................................................................................. 19
1.2.6.2. Nhược điểm........................................................................................ 21
1.3. VÀI NÉT VỀ CÔNG NGHỆ RÈN DẬP TRÊN THẾ GIỚI VÀ THỰC
TRẠNG ÁP DỤNG CHÚNG Ở VIỆT NAM ......................................................... 22
1.3.1. Trên thế giới. ......................................................................................... 22
1.3.1.1. Thị trường rèn dập thế giới ............................................................... 22
1.3.1.2. Một số thành tựu công nghệ dập khối trên thế giới .......................... 22
1.3.2. Thực trạng áp dụng công nghệ rèn dập trong nước ............................. 24
1.3.2.1. Thị trường rèn dập trong nước.......................................................... 24
1.3.2.2. Tình hình áp dụng công nghệ rèn dập trong nước ............................ 25
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI.............. 30
2.1. CƠ SỞ VẬT LÝ QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG ...................................... 30

1

2.2. CƠ SỞ KIM LOẠI HỌC ...................................................................... 31
2.2.1. Cấu trúc tinh thể và tổ chức kim loại ................................................... 31
2.2.2. Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo .................................................... 31
2.2.3. Khuyết tật trong mạng tinh thể ............................................................. 32
2.2.4. Hóa bền biến dạng ................................................................................ 32
2.3. CƠ SỞ CƠ HỌC CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG............................ 32
2.3.1.1. Ứng suất ............................................................................................ 32
2.3.1.2. Biến dạng và tốc độ biến dạng .......................................................... 37
2.3.1.3. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng ................................................ 38
2.3.1.4. Điều kiện dẻo ..................................................................................... 39
2.3.1.5. Nguyên tắc trở lực biến dạng nhỏ nhất ............................................. 39
2.3.1.6. Cơng biến dạng ................................................................................. 40
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ DẬP BÁN TINH BÁNH RĂNG
CÔN XOẮN TRONG HỘP VI SAI XE TẢI 1,5 TẤN ........................................ 41
3.1. KHẢO SÁT CẶP CHI TIẾT BÁNH RĂNG CÔN XOẮN ................. 41
3.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO BÁNH RĂNG CÔN XOẮN ....... 42
3.2.1. Phương pháp định hình ........................................................................ 43
3.2.2. Phương pháp bao hình.......................................................................... 43
3.2.3. Phương pháp đúc .................................................................................. 44
3.2.4. Phương pháp rèn dập ........................................................................... 44
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.............................................................. 46
4.1. TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO ........................................ 46
4.1.1. Lựa chọn vật liệu .................................................................................. 46
4.1.2. Chế độ nhiệt .......................................................................................... 47
4.1.2.1. Nhiệt độ dập ...................................................................................... 47
4.1.2.2. Bơi trơn, làm nguội............................................................................ 47
4.1.3. Tính thơng số phơi ................................................................................ 48
4.1.4. Lựa chọn thiết bị ................................................................................... 50

4.1.4.1. Tính toán lực dập............................................................................... 50

2


4.1.4.2. Lựa chọn thiết bị tạo hình ................................................................. 50
4.2. THIẾT KẾ KHUÔN .............................................................................. 52
4.2.1. Nguyên lý chung.................................................................................... 52
4.2.2. Cấu tạo khn dập bán tinh .................................................................. 53
4.2.2.1. Chày dập tạo hình ............................................................................. 57
4.2.2.2. Cụm cối tạo hình ............................................................................... 59
4.2.2.3. Đế khn trên .................................................................................... 60
4.2.2.4. Đế khuôn dưới ................................................................................... 61
4.2.2.5. Thiết kế một số chi tiết khác .............................................................. 62
4.3. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM DEFORM™ 3D ...................................... 65
4.3.1. Giới thiệu chung về DEFORM ............................................................. 65
4.3.2. Các bước tiến hành mô phỏng số trong DEFORM .............................. 66
4.3.3. Các bước cài đặt:.................................................................................. 67
4.4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG........................................................................ 73
4.4.1. Điều kiện biên ....................................................................................... 73
4.4.2. Kết quả mô phỏng ................................................................................. 73
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI..................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 78

3


DANH MỤC HÌNH ẢNH
HÌNH 1. 1: CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CƠNG CƠ KHÍ .........................................9
HÌNH 1. 2: XƢỞNG RÈN Ở THẾ KỶ 13 ...............................................................10

HÌNH 1. 3: MÁY BÚA SỬ DỤNG THỦY NĂNG VÀ MÁY BÚA HƠI NƢỚC ..10
HÌNH 1. 4: PHÂN XƢỞNG DẬP CƠNG NGHỆ CAO TẠI ĐỨC .........................11
HÌNH 1. 5-6: CÁC SẢN PHẨM ĐIỂN HÌNH CỦA CƠNG NGHỆ RÈN DẬP .....12
HÌNH 1. 7: CÁC SẢN PHẨM ĐIỂN HÌNH CỦA CƠNG NGHỆ RÈN DẬP ........12
HÌNH 1.9. PHÂN LOẠI CƠNG NGHỆ RÈN DẬP KHỐI ......................................13
HÌNH 1.11. NGUN CƠNG CHỒN .....................................................................14
HÌNH 1.14.NGUN CƠNG UỐN .........................................................................16
HÌNH 1.17. DẬP KHỐI TRONG KHN KÍN .....................................................18
HÌNH 1.18. ÉP CHẢY THUẬN (TRÁI) VÀ ÉP CHẢY NGHỊCH (PHẢI) ..........18
HÌNH 1.19. ĐẶC ĐIỂM TẠO HÌNH CỦA CÁC NHĨM VẬT LIỆU KHÁC
NHAU .......................................................................................................................19
HÌNH 1.20. SO SÁNH CẤU TRÚC BÊN TRONG CHI TIẾT CỦA TRỤC
KHUỶU CHẾ TẠO LẦN LƢỢT BỞI ĐÚC, GIA CƠNG CẮT GỌT VÀ RÈN
DẬP ...........................................................................................................................20
HÌNH 1.21. MẶT CẮT NGANG THỰC TẾ CỦA TRỤC KHUỶU .......................21
HÌNH 1.22. ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP GIA CƠNG .......21
HÌNH 1.23. SẢN PHẨM DẬP KHỐI CỦA HÃNG FORGIA DEL FRIGNANO.23
HÌNH 1.24. SẢN PHẨM TRỤC KHUỶU CỠ LỚN CỦA HÃNG EGI ................23
HÌNH 1.29. MỘT SỐ SẢN PHẨM RÈN DẬP DO DISOCO CHẾ TẠO ...............27
HÌNH 1.31. MÁY ÉP THỦY LỰC 400 T VÀ MÁY ÉP VÍT MA SÁT 700 T .......28
HÌNH 1.32: SẢN PHẨM PHỤ TÙNG XE MÁY FOMECO ..................................28
HÌNH 2.1. ĐƢỜNG CONG ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG .......................................30
HÌNH 2.3. ỨNG SUẤT TRÊN CÁC MẶT TỌA ĐỘ ..............................................34
HÌNH 3.1. CẶP BÁNH RĂNG CƠN XOẮN ..........................................................41
HÌNH 3.2. MƠ HÌNH BÁNH RĂNG VÀNH CHẬU ..............................................42

4


HÌNH 3.4. DAO PHAY LĂN RĂNG.......................................................................44

HÌNH 4.6. MƠ HÌNH 3D CHÀY DẬP ....................................................................58
HÌNH 4.8 CỤM CỐİ TẠO HÌNH.............................................................................59
HÌNH 4.11. MƠ HÌNH 3D CỦA ĐẾ KHN DƢỚİ .............................................62
HÌNH 4.12. THƠNG SỐ HÌNH HỌC CỦA ĐẾ KHN DƢỚI............................62
HÌNH 4.16. TẤM BÍCH ĐỊNH VỊ ...........................................................................64
HÌNH 4.19 GIAO DIỆN CHÍNH CỦA DEFORM 3D ............................................67
HÌNH 4.30. BIỂU ĐỒ LỰC DẬP ............................................................................76

5


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả
nghiên cứu đƣợc nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày 20 tháng 07 năm 2017
Tác giả luận văn

Hoàng Minh Tuấn

6


LỜI NĨI ĐẦU
Cơng nghệ rèn dập là phƣơng pháp gia công kim loại bằng áp lực để nhận
đƣợc các chi tiết có hình dạng và kích thƣớc mong muốn. Đây là loại hình cơng
nghệ đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc
biệt là trong các lĩnh vực về cơ khí, điện – điện tử, công nghiệp ô tô, tàu thủy, hàng
không, công nghiệp quốc phịng, cơng nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, hóa chất, y
tế...với các sản phẩm đa dạng về chủng loại lẫn kích thƣớc. Sở dĩ cơng nghệ rèn dập

đóng vai trị quan trọng và đƣợc phát triển nhanh chóng vì chúng sở hữu nhiều ƣu
điểm nổi bật so với các loại hình cơng nghệ khác nhƣ tiết kiệm ngun vật liệu (gia
cơng khơng phoi), năng suất cao, cải thiện cơ tính, khả năng tự động hóa sản xuất,
sản phẩm có độ phức tạp và chính xác rất cao…
Do nhu cầu của thị trƣờng trong nƣớc đối với các loại xe ô tô ngày một lớn,
đồng thời chịu ảnh hƣởng từ hiệu lực Hiệp định thƣơng mại hàng hóa ASEAN
(ATIGA), địi hỏi cấp thiết các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp ô tơ phải gia tăng tỉ lệ
nội địa hóa, nâng cao chất lƣợng, hạ giá thành sản phẩm để có thể cạnh tranh với
các sản phẩm ngoại nhập, duy trì ngành cơng nghiệp sản xuất lắp ráp ơ tơ tại Việt
Nam.
Chính phủ cũng đã ban hành những chiến lƣợc, chính sách phát triển nhằm
hỗ trợ ngành công nghiệp ô tô trong nƣớc, trong đó đặc biệt chú trọng đến phát triển
cơng nghiệp hỗ trợ cho các ngành này, với các mục tiêu cụ thể về sản lƣợng, tỷ lệ
nội địa hóa và các sản phẩm công nghiệp hỗ trợ ƣu tiên phát triển nhƣ bộ truyền
động, hộp số, động cơ, thân vỏ xe... Tuy nhiên, với sản lƣợng ô tô sản xuất lắp, lắp
ráp trong nƣớc khá lớn (đạt trên 283.300 xe trong năm 2016), cho đến nay các nhà
sản xuất ô tô trong nƣớc mới chỉ nội địa hóa đƣợc một số chi tiết đơn giản, hàm
lƣợng công nghệ thấp nhƣ gƣơng, kính, ghế ngồi, dây điện ắc quy, săm lốp…các
chi tiết có độ phức tạp, yêu cầu kỹ thuật cao vẫn phải nhập từ nƣớc ngoài nhƣ động
cơ, khung gầm, vỏ, các bộ phận truyền động nhƣ hộp số, cầu xe…
Vì vậy nghiên cứu, áp dụng các giải pháp công nghệ mới để sản xuất chế tạo
phụ tùng, linh phụ kiện phục vụ cho ngành công nghiệp ô tô trong nƣớc không chỉ

7


là nhu cầu của các nhà sản xuất lắp ráp ơ tơ mà cịn của các doanh nghiệp cơ khí
muốn tham gia vào ngành công nghiệp hỗ trợ. Đây cũng là lý do em lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu công nghệ dập bán tinh cặp bánh răng côn xoắn trong hộp vi sai xe
tải 1.5 tấn” cho luận văn thạc sĩ kỹ thuật của mình, vì đề tài mang tính thời sự, gắn

liền với các vấn đề cấp thiết và quan trọng của ngành cơng nghiệp ơ tơ nói riêng và
ngành Cơ khí chế tạo nói chung.
Nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm:
Chƣơng 1: Tổng quan về công nghệ dập khối trong ngành cơ khí chế tạo
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết của công nghệ dập khối
Chƣơng 3: Nghiên cứu công nghệ dập bán tinh bánh răng côn xoắn trong hộp
vi sai xe tải 1,5 tấn
Chƣơng 4: Kết quả tính tốn và mơ phỏng q trình tạo hình bánh răng côn
xoắn bằng công nghệ dập bán tinh
Trong thời gian làm luận văn em đã cố gắng nghiên cứu, tìm hiểu và trau dồi
các kiến thức để thực hiện đề tài, cùng với sự hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.
TS Phạm Văn Nghệ và Bộ mơn Gia cơng áp lực – Viện Cơ khí, Trƣờng Đại học
Bách Khoa Hà Nội, cho đến nay em đã hoàn thành xong luận văn thạc sĩ kỹ thuật
của mình.
Tuy nhiên do đây là đề tài còn tƣơng đối mới mẻ tại Việt Nam cũng nhƣ sự
hạn chế về kiến thức nên chắc chắn luận văn của em còn tồn tại thiếu sót. Kính
mong nhận đƣợc sự góp ý, bổ sung của các quý thầy, cô tại bộ môn và độc giả để
luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

8


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI TRONG NGÀNH
CƠ KHÍ CHẾ TẠO
1.1. TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ RÈN DẬP
1.1.1. Vị trí của cơng nghệ rèn dập

Hình 1. 1: Các phƣơng pháp gia cơng cơ khí
1.1.2. Phân loại cơng nghệ rèn dập

Cơng nghệ rèn dập có thể chia làm 3 nhóm chính nhƣ sau:
a. Cơng nghệ dập tạo hình kim loại tấm
Bao gồm các ngun cơng điển hình nhƣ cắt hình, đột lỗ, uốn, dập vuốt, tạo
hình, gấp mép, dập nổi…
b. Cơng nghệ dập tạo hình kim loại khối
Bao gồm các nguyên công nhƣ rèn tự do, chồn, vuốt, ép chảy, dập trong
khn (kín, hở) …
c. Cơng nghệ dập tạo hình đặc biệt
Bao gồm các phƣơng pháp nhƣ dập thủy cơ, dập thủy tĩnh, dập nổ, micro
forming, thixoforming…
1.2. CÔNG NGHỆ RÈN DẬP KHỐI
1.2.1. Khái niệm
Rèn và dập khối là phƣơng pháp gia cơng tạo hình vật liệu dƣới tác dụng của
ngoại lực ở trạng thái nóng hoặc nguội để đạt đƣợc hình dáng, kích thƣớc mong
muốn mà khơng có sự phá hủy liên kết trong vật liệu và bảo tồn thể tích.
1.2.2. Lịch sử hình thành và phát triển
Rèn dập là một trong những phƣơng pháp gia công đƣợc sử dụng sớm nhất
trong lịch sử nhân loại. Từ 4000 năm trƣớc Công nguyên, con ngƣời đã biết rèn để

9


tạo hình kim loại. Các hợp kim đồng xuất hiện vào khoảng 2500 năm trƣớc Công
nguyên (Thời đại đồ đồng) và thay thế bằng sắt 700 – 500 năm trƣớc Công nguyên.
Tới thế kỷ 13-14 luyện kim và rèn dập đã trở nên rất phổ biến với nhiều ứng dụng
trong chế tác nơng cụ, đồ gia dụng, vũ khí, áo giáp, trang sức…

Hình 1. 2: Xƣởng rèn ở thế kỷ 13

Hình 1. 3: Máy búa sử dụng thủy năng và máy búa hơi nƣớc

10


Vào thế kỷ 16 ngƣời ta đã chế tạo đƣợc máy búa sử dụng thủy năng, và tới
thế kỷ 19, máy búa hơi nƣớc đầu tiên ra đời. Vào thời đại cơng nghiệp nặng, nền cơ
khí phát triển mạnh, các nhà máy mở ra ồ ạt, sản xuất chế tạo tăng nhanh, kéo theo
sự phát triển của ngành rèn dập cả về chất và lƣợng, đóng vai trị quan trọng trong

Hình 1. 4: Phân xƣởng dập cơng nghệ cao tại Đức
ngành công nghiệp chế tạo. Hiện nay, bằng việc ứng dụng các thành tựu công nghệ
thông tin và tự động hóa đã phát triển những cơng nghệ dập khối tiên tiến, kiểm sốt
hồn tồn q trình tạo hình, tạo nên những sản phẩm có kích thƣớc và độ phức tạp
hình học rất cao, đạt cơ tính và chất lƣợng bề mặt tốt, thậm chí khơng cần qua gia
cơng tinh chỉnh để đƣợc sản phẩm cuối cùng.
1.2.3. Các dạng sản phẩm điển hình
Các sản phẩm của cơng nghệ rèn dập khối đóng vai trị quan trọng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau, từ lĩnh vực thiết bị, máy móc trong nhiều ngành công
nghiệp, nông nghiệp, các phƣơng tiện vận tải, đồ điện tử, gia dụng, an ninh quốc
phịng…với chủng loại và kích thƣớc đa dạng và nhiều mục đích sử dụng khác
nhau. Trong ngành công nghiệp sản xuất chế tạo ô tô, phần lớn các chi tiết trong hệ

11


thống truyền động đều đƣợc chế tạo bằng công nghệ rèn dập nhƣ các dạng trục
khuỷu, trục truyền động, bánh răng, khớp nối….

Hình 1. 5-6: Các sản phẩm điển hình của cơng nghệ rèn dập

Hình 1. 7: Các sản phẩm điển hình của cơng nghệ rèn dập

12


Hình 1. 8: Các chi tiết rèn dập trong hộp vi sai ô tô

1.2.4. Phân loại công nghệ rèn dập khối

Hình 1.9. Phân loại cơng nghệ rèn dập khối
Cơng nghệ rèn dập khối đƣợc chia thành hai dạng công nghệ chính: Rèn tự
do và dập khối (trong khn).
1.2.5. Một số nguyên công trong công nghệ rèn dập khối
1.2.5.1. Công nghệ rèn
a. Rèn tự do

13


Hình 1.10. Rèn tự do

b. Chồn

Hình 1.11. Ngun cơng chồn
Chồn là ngun cơng tạo hình chính hoặc ngun cơng chuẩn bị (trƣớc khi
đột lỗ) và trung gian (chuẩn bị cho vuốt), làm tăng diện tích tiết diện ngang bằng
cách giảm chiều cao của phôi.
c. Vuốt

14

Làm tăng chiều dài phôi bằng cách làm giảm tiết diện ngang của nó. Khi

vuốt phức tạp có thể bao gồm nhiều bƣớc ép liên tục quanh trục phơi.
Hình 1.12. Nguyên công vuốt
d. Đột lỗ
Tạo lỗ trong phôi hoặc trong chi tiết. Có thể là ngun cơng sơ bộ, trƣớc khi
dát vành loại mở lỗ.

Hình 1.13. Ngun cơng đột lỗ

15


e. Uốn
Biến phơi thẳng hoặc phơi cong theo góc uốn cần thiết. Có thể là ngun
cơng chuẩn bị hoặc ngun cơng cuối cùng.

Hình 1.14.Ngun cơng uốn
1.2.5.2. Cơng nghệ dập thể tích
a. Dập khối trong khn hở
Áp dụng dập khối trong khuôn hở đối với các chi tiết phức tạp, kim loại khó
điền đầy lịng khn. Ta lấy thể tích phơi lớn hơn thể tích vật dập một chút. Sản
phẩm sau khi dập trong khn hở có vành biên bao quanh chu vi mặt phân khn.
Vành biên có tác dụng làm cho kim loại điền đầy lịng khn, chứa phần kim loại
thừa sau khi tạo hình xong, đồng thời giảm lực dập và bảo vệ khuôn. Phần vành
biên này sẽ đƣợc loại bỏ qua nguyên công cắt biên. Đây cũng là nhƣợc điểm của
phƣơng pháp này do làm giảm hệ số sử dụng vật liệu.

16


Hình 1.15. Dập trong khn hở

Hình 1.16. Dập trong khn hở chế tạo trục khuỷu
b. Dập khối trong khn kín
Phƣơng pháp dập khối trong khn kín khơng phát sinh vành biên trong q
trình dập, do đó có hệ số sử dụng vật liệu rất cao so với dập trên khuôn hở và các
phƣơng pháp gia cơng cắt gọt. Ngồi ra dập khối trong khn kín có thể cho cơ tính
sản phẩm tốt, chất lƣợng bề mặt và độ chính xác cao. Có thể khơng cần qua gia
cơng cơ hoặc chỉ cần một lƣợng nhỏ.

17


Hình 1.17. Dập khối trong khn kín
c. Ép chảy
Phơi đƣợc đặt vào trong cối gần giống khn kín nhƣng có lỗ thốt kim loại
để tạo hình sản phẩm. Có 3 dạng ép chảy chính là ép chảy thuận, ép chảy nghịch và
ép chảy ngang. Độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, chất lƣợng sản phẩm tốt do
quá trình ép chảy tính chất khối của ứng suất rất rõ ràng.

Hình 1.18. Ép chảy thuận (trái) và ép chảy nghịch (phải)
Hiện nay, công nghệ ép chảy cũng đƣợc ứng dụng rộng rãi để chế tạo các chi
tiết trục truyền động khớp nối…trong máy móc cũng nhƣ các phƣơng tiện vận tải

18

nhƣ ô tô, máy bay, tàu thủy…do ƣu điểm tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm khối
lƣợng chi tiết nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng sản phẩm.
1.2.6. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của công nghệ rèn dập khối
1.2.6.1. Ƣu điểm
- 3
- Vật liệu sử dụng trong công nghệ rèn dập khối rất đa dạng

Hình 1.19. Đặc điểm tạo hình của các nhóm vật liệu khác nhau
Tất cả các loại kim loại và hợp kim, trử một số rất nhỏ ngoại lệ đều có thể sử
dụng với cơng nghệ dập khối. Có khoảng hơn 2500 loại thép với các đặc tính khác
nhau có thể sử dụng trong sản xuất chế tạo bằng công nghệ dập khối. Với một số
ứng dụng đặc biệt, các vật liệu nhƣ titan, nhôm, hợp kim niken và thép peclit-ferit
tăng cứng nhờ kết tủa cũng có thể sử dụng để rèn dập.
- Tiết kiệm nguyên vật liệu, chi phí gia cơng, tính kinh tế cao
Cơng nghệ rèn dập khối có hệ số sử dụng vật liệu rất cao, từ 70% trở lên, ở
một số dạng chi tiết và phƣơng pháp gia cơng có thể lên đến 100%, tiết kiệm vật
liệu so với các phƣơng pháp gia công bằng cắt gọt lên đến 40%.
Công nghệ này đặc biệt hiệu quả khi chế tạo các chi tiết có độ phức tạp hình
học cao nhƣ các loại trục, bánh răng, khớp nối.

19


- Tăng năng suất, hạ giá thành sản phẩm
Công nghệ rèn dập phù hợp với sản xuất hàng khối và hàng loạt lớn, với
năng suất rất cao, từ vài chục đến vài nghìn sản phẩm một giờ, thời gian gia công
rút ngắn so với các phƣơng pháp gia công khác từ 5 đến 20 lần nhờ áp dụng các
nghệ tự động hóa sản xuất và kiểm sốt q trình nên giảm thời gian chế tạo, tiết
kiệm năng lƣợng và chi phí nhân cơng, do vậy làm hạ giá thành.
- Cải thiện cơ tính vật liệu thơng qua biến dạng

Nhìn vào hình 1. & 1. ta có thể nhận thấy, chi tiết trục khuỷu đúc khơng tạo
thành tổ chức thớ, cịn thớ kim loại của chi tiết trục khuỷu chế tạo bởi phƣơng pháp
cắt gọt đã bị phá hủy trong quá trình gia cơng. Ngƣợc lại, trục khuỷu do rèn dập có
thớ liên tục và song song với bề mặt của chi tiết, mang lại cơ tính rất cao, đặc biệt là
gia tăng khả năng chịu mỏi cho chi tiết. Thích hợp cho các chi tiết làm việc ở điều
kiện

khắc

nghiệt,

chịu

tải

trọng

lớn.

Hình 1.20. So sánh cấu trúc bên trong chi tiết của trục khuỷu chế tạo lần
lƣợt bởi đúc, gia công cắt gọt và rèn dập

20


Hình 1.21. Mặt cắt ngang thực tế của trục khuỷu
- Độ chính xác cao
Cơng nghệ rèn dập có phạm vi ứng dụng cũng nhƣ các cấp chính xác rất
rộng, từ công đoạn chuẩn bị phôi cho các phƣơng pháp gia công khác (rèn tự do,
chồn, uốn…) cho đến tạo thành sản phẩm có độ chính xác và chất lƣợng bề mặt rất

cao (dập trong khn kín, ép chảy…) tùy thuộc vào mục đích sử dụng, quy mơ sản
xuất cũng nhƣ khả năng kinh tế (đầu tƣ công nghệ, trang thiết bị máy móc, nhà
xƣởng…)

Hình 1.22. Độ chính xác của một số phƣơng pháp gia cơng
1.2.6.2. Nhƣợc điểm
- Độ chính xác về kích thƣớc hay chất lƣợng bề mặt cịn kém hơn so với
chi tiết đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp gia công cắt gọt.

21


- Không phù hợp với sản xuất đơn chiếc.
- Chi phí đầu tƣ thiết bị lớn.
- Mơi trƣờng làm việc nặng nhọc, tƣơng đối độc hại, cần tự động hóa.
1.3.

VÀI NÉT VỀ CÔNG NGHỆ RÈN DẬP TRÊN THẾ GIỚI VÀ

THỰC TRẠNG ÁP DỤNG CHÚNG Ở VIỆT NAM
1.3.1. Trên thế giới.
1.3.1.1. Thị trƣờng rèn dập thế giới
Theo thống kế của tổ chức nghiên cứu thị trƣờng Zion (Mỹ), tổng giá trị thị
trƣờng sản phẩm rèn dập toàn cầu năm 2015 đạt 57,42 tỷ USD và dự báo sẽ chạm
mốc 86,90 tỷ USD vào năm 2021, tỷ lệ tăng trƣởng hàng năm kép giữa 2016 và
2021 là 7,2%.
Thị trƣờng sản phẩm rèn dập nằm ở các ngành công nghiệp ô tô, hàng không
vũ trụ, năng lƣợng... Các vùng quốc gia, lãnh thổ chiểm tỷ trọng cao trong sản xuất
và tiêu thụ các sản phẩm rèn dập là Mỹ, nhóm các nƣớc Châu Á – Thái Bình Dƣơng
APAC (Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ), Châu Âu và Trung Đông và Châu Phi

EMEA (Anh, Pháp, Đức…).
Một số các nhà sản xuất chính: Alcoa, American Axle & Manufacturing
Holdings, Precision Castparts, Ellwood Group, ATI Ladish Forging, FRISA,
General Dynamics Ordance & Tactical Systems, HHI Forging, Scot Forge,
Sumitomo, Sypris Solutions, ThyssenKrupp và Bharat Forge Limited
Tại các cƣờng quốc công nghiệp trên thế giới nhƣ Đức, Mỹ, Nhật, Nga, Anh,
Pháp, Italy…tỷ trọng các sản phẩm rèn dập có thể chiếm tới 30 – 35% tổng sản
phẩm cơ khí và có xu hƣớng ngày một tăng lên.
1.3.1.2. Một số thành tựu công nghệ dập khối trên thế giới
Hãng FORGIA DEL FRIGNANO - Ý (từ 1971): Bánh răng, bánh lái, mép
niềng ô tô, vành xoắn, vành trụ, là các chi tiết truyền động trong các máy nơng
nghiệp, phƣơng tiện… có thể đạt khối lƣợng từ 3-100 kg.

22


Hình 1.23. Sản phẩm dập khối của hãng Forgia Del Frignano
Hãng EGI – Mỹ (từ 1974): Là đơn vị chuyên nghiên cứu, chế tạo các chi tiết
trục khuỷu dạng lớn trong khn kín.

Hình 1.24. Sản phẩm trục khuỷu cỡ lớn của hãng EGI
Hãng Forge & Forge - Ấn Độ (Từ 1974): Sản phẩm rèn nóng trong khn
kín: trục khuỷu, vai càng lái, các chi tiết trong bộ truyền động… Có hệ thống thiết
bị đồng bộ: thiết kế, chế tạo, xử lý nhiệt, máy búa khơng khí nén…và là đơn vị đi
đầu trong việc nghiên cứu cải tiến công nghệ rèn dập tại Ấn Độ

Hình 1.25 Các sản phẩm điển hình trong ô tô, máy kéo của Forge&Forge

23

Hãng Lefere Forge – Ý (Từ 1929): Cung cấp các sản phẩm trục ô tô, các chi
tiết dạng vành và bánh răng. Năm 1932, có bằng sáng chế về cơng nghệ với chi tiết
trục đảo chiều trong các xe tải cỡ lớn.

Hình 1.26: Sản phẩm dập khối của hãng Lefere Forge
Hãng Jiangsu Rongcheng Forging – Trung Quốc: Sở hữu các loại máy ép
thủy lực từ 2500 – 700 tấn với nhiều dải hành trình, các trục cán đƣờng kính 1600 –
5000mm. Sản phẩm là các dạng chi tiết dạng vòng sử dụng cán vành, bánh răng
năng lƣợng gió, các dạng mặt bích… Kích thƣớc sản phẩm có thể đạt từ 4005000mm, đặc biệt có thể đạt tới 7000mm với khối lƣợng lên tới 8 tấn.

Hình 1.27: Bánh răng cỡ lớn sử dụng công nghệ dát vành
1.3.2. Thực trạng áp dụng công nghệ rèn dập trong nƣớc
1.3.2.1. Thị trƣờng rèn dập trong nƣớc
Số liệu của Tổng cục thống kê cho biết, cả nƣớc có khoảng 3.100 doanh
nghiệp cơ khí, với 53.000 cơ sở sản xuất, trong đó có gần 450 doanh nghiệp quốc
doanh, 1.250 cơ sở sản xuất tập thể, 156 xí nghiệp tƣ doanh ...Sự phân bổ số lƣợng

24


các doanh nghiệp nhà nƣớc không đều, chủ yếu tập trung tại các thành phố Hà Nội
và TP. Hồ Chí Minh, Hải Phòng. Khoảng 50% cơ sở sản xuất cơ khí chun chế
tạo, lắp ráp, cịn lại chủ yếu là các cơ sở sửa chữa. Tổng số vốn của ngành cơ khí
quốc doanh vào khoảng 360 – 380 triệu USD, tổng số vốn đầu tƣ nƣớc ngoài (FDI)
vào ngành cơ khí vào khoảng 2,1 tỷ USD, trong đó, hơn 50% tập trung vào lĩnh vực
lắp ráp ô tô, xe máy và các mặt hàng tiêu dùng khác.
Với sự gia tăng của các doanh nghiệp FDI đầu tƣ vào Việt Nam, Công
nghiệp phụ trợ đang dần trở nên trở nên quan trọng trong nền kinh tế hơn bao giờ
hết, giúp tăng sức cạnh tranh của các sản phẩm cơng nghiệp chính và đẩy nhanh q

trình cơng nghiệp hóa đất nƣớc. Ở tầm vĩ mô, Công nghiệp phụ trợ giúp giảm nhẹ
kim ngạch nhập khẩu đầu vào sản xuất, qua đó, giúp hạn chế thâm hụt cán cân
thanh toán quốc tế cũng nhƣ ngoại tệ. Tuy nhiên, số lƣợng các doanh nghiệp Việt
Nam đủ điều kiện tham gia chuỗi cung ứng cho các doanh nghiệp FDI còn rất hạn
chế, và chỉ dừng lại ở cung cấp một số sản phẩm cơ bản, hàm lƣợng chất xám còn
thấp. Nguyên nhân là do nền cơ khí nói chung và rèn dập nói riêng cịn lạc hậu,
phân tán, sản xuất còn manh mún, nhỏ lẻ, cộng thêm thiếu vốn nên chậm đổi mới
công nghệ, không theo kịp sự phát triển của thế giới.
Điển hình nhƣ một số ngành mũi nhọn nhƣ cơng nghiệp cơ khí ô tô, máy lâm
nông ngƣ nghiệp…tỉ lệ nội địa hóa chƣa đƣợc nhƣ kì vọng, mặc dù nhu cầu thị
trƣờng rất lớn. Hiện nay chúng ta chủ yếu vẫn là lắp ráp hoặc nhập nguyên chiếc
(đối với các loại xe ô tô) (77515 chiếc tính riêng 9 tháng đầu năm 2016 – Số liệu
Tổng cục Hải quan) còn thị trƣờng máy kéo, máy nông nghiệp gần nhƣ bỏ ngỏ, bởi
sự cạnh tranh khốc liệt từ các thiết bị ngoại nhập chất lƣợng nhƣ Kubota, Yanmar,
Mahindra…với giá cả phải chăng. Vì công nghệ rèn dập chiếm tới hơn 35% các chi
tiết của các loại ô tô, máy kéo, máy nông nghiệp nên đây là thị trƣờng vơ cùng tiềm
năng.
1.3.2.2. Tình hình áp dụng công nghệ rèn dập trong nƣớc
Công ty TNHH NN MTV Diesel Sông Công (DISOCO): Ứng dụng công
nghệ dập khối các chi tiết: tay biên, bánh răng, trục khuỷu từ nhiều năm nay. Trang

25