Tải bản đầy đủ

1 bài GIẢNG CNKL c1

CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
1.1. Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc
1.1.1. Thực chất đặc điểm sản xuất đúc.
- Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại lỏng vào trong lòng khuôn có hình dạng và kích thước nhất định.
Kim loại sau khi đông đặc trong khuôn ta thu được vật đúc có hình dạng và kích thước như lòng khuôn.
- Có nhiều phương pháp đúc khác nhau:
+ Đúc trong khuôn cát với vật liệu làm khuôn chủ yếu là cát tươi, có độ bền kém, lòng khuôn chỉ đạt độ chính xác về kích thước, độ
bóng bề mặt thấp.
Chỉ đúc được 1 lần.
Có thể đúc được những vật phức tạp, kích thước lớn mà các phương pháp đúc khác không đúc được.
Đúc trong khuôn cát được sử dụng phổ biến trong thực tế.
+ Đúc trong khuôn kim loại:
Có thể dùng được nhiều lần


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
Lòng khuôn được chế tạo bằng gia công cơ khí nên bề mặt lòng khuôn bóng hơn, chính xác hơn so với đúc bằng khuôn cát.
Chất lượng vật đúc cao hơn so với đúc bằng khuôn cát.
+ Với khuôn đúc bằng kim loại, có nhiều phương pháp điền đầy kim loại lỏng vào khuôn như: Đúc áp lực, đúc ly tâm …
Các phương pháp này cũng cho vật đúc có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
1.1.2. Đặc điểm phôi đúc trong chế tạo máy

- Tùy theo dạng khuôn và các phương pháp đúc mà ta có thể thu được vật đúc có chât lượng, năng suất và tính kinh tế khác nhau.
Tuy vật chúng đều có đặc điểm chung:
+ Có thể đúc được nhiều loại vật liệu khác nhau, miễn là nấu chảy được chúng và đông đặc khi làm nguội như: Gang, thép, kim loại
màu, vật liệu phi kim…
+ Chế tạo được vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp mà các phương pháp chế tạo khó khăn hoặc không chế tạo được.
Khối lượng vật đúc từ vài gram đến vài tấn.
VD: Thân máy, vỏ động cơ, giá đỡ…


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
+ Vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năng suất cao nên giá thành hạ.
+ Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong 1 vật đúc hoặc cơ tính mặt ngoài và bên trong vật đúc khác nhau.
+ Ngoài vài phương pháp đúc chính xác, nói chung phôi đúc có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém, lương dư gia công cắt gọt
lớn, hao tốn kim loại nhiều.
+ Chất lượng phôi đúc kém hơn so với các loại phôi chế tạo bằng phương pháp khác.
Quá trình tạo vật đúc thường gây ra các khuyết tật: rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, nứt… làm giảm cơ tính.
Khó kiểm tra được các khuyết tật bên trong vật đúc.
- Tóm lại, phôi đúc được sử dụng rộng rãi trong mọi ngành công nghiệp
+ Khối lượng vật đúc chiếm khoảng 40-80% khối lượng máy móc
+ Trong chế tạo máy khối lượng chiếm tới 90%, mà giá thành chiếm 20-25%.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
1.1.2.1. Khái niệm về quá trình sản xuất đúc trong khuôn cát.
a. Sơ đồ quá trình sản xuất đúc


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
b. Kết cấu khuôn đúc bằng cát


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
- Hòm khuôn: Dùng để chứa khuôn.
+ Có tác dụng bảo vệ khuôn khỏi tác động bên ngoài.
+ Thông thường dùng 2 hòm khuôn, cũng có thể dùng nhiều hơn tùy thuộc vào mức độ phức tạp của vật đúc.
+ Hỗn hợp chứa trong hòm khuôn gọi là khuôn bao gồm: Cát, đất sét, chất kết dính.
- Lòng khuôn: Là phần không gian rỗng trong khuôn, nó được tạo ra bởi vật mẫu.
Lõi là bộ phận tạo lên lỗ rỗng bên trong vật đúc, hình dạng bên ngoài của lõi là hình dạng bên trong vật đúc.
- Hệ thống rót: Là hệ thống dẫn kim loại từ thùng rót vào lòng khuôn.



CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
+ Cốc rót: Là nơi chứa kim loại lỏng từ thùng rót trước khi chảy vào ống rót.
Có 2 loại cốc rót: Cốc rót hình phễu và cốc rót hình chậu.

+ Rãnh lọc xỉ:Có tác dụng lọc xỉ trong hợp kim lỏng trước khi chảy vào lòng khuôn.
Rãnh lọc xỉ được bố trí ngay dưới ống rót và ở bên trên của rãnh dẫn.
Rãnh lọc xỉ có nhiều kiểu nhưng thông dụng vẫn là kiểu rãnh thẳng có tiết diện là hình thang, tam giác và bán nguyệt.

+ Rãnh dẫn: Có tác dụng là dẫn hợp kim lỏng từ rãnh lọc xỉ vào lòng khuôn


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
+ Đậu hơi:Tác dụng là thoát khí từ lòng khuôn ra ngoài và báo mức kim loại lỏng trong lòng khuôn khi rót.
Đậu hơi được bố trí tại nơi cao nhất của lòng khuôn
Đậu hơi thường được làm với tiết diện tròng hoặc chữ nhật với đầu trên to, đầu dưới nhỏ.
+ Đậu ngót: Tác dụng là bổ sung kim loại cho vật đúc bị co ngót trong quá trình đông đặc khi nguội.
Đậu ngót thường được bố trí tại nơi tập trung nhiều kim loại nhất của vật đúc.
+ Ống rót: Dùng để dẫn kim loại lỏng từ cốc rót đến rãnh lọc xỉ.
Có 3 loại ống rót chính: Ống rót thẳng, ống rót nhiều bậc và ống rót hình rắn.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
1.1.2.2. Đúc trong khuôn kim loại
a. Khái niệm
- Là quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kim loại.
- Ưu điểm:
+ Khuôn có thể sử dụng được nhiều lần.
+ Vật đúc có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
+ Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là lớp bề mặt tiếp giáp với mặt khuôn.
+ Tuổi thọ của khuôn cao.
+ Do tiết kiệm thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất, giá thành rẻ.
- Nhược điểm:
+ Giá thành chế tạo khuôn đắt nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt
+ Khó đúc được những vật có thành mỏng và hình dạng phức tạp
+ Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên khi đúc gang sẽ bị hóa trắng.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
+ Khuôn và lõi bằng kim loại nên không có tính lún, ngăn cản sự co của kim loại làm cho vật đúc dễ bị nứt.
b. Vật liệu làm khuôn và kết cấu


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
c. Quá trình đúc trong khuôn kim loại
- Sau mỗi lần đúc xong cần làm sạch lòng khuôn.
- Sấy khuôn, lõi đến nhiệt độ quy định.
- Sơn bề mặt khuôn, lõi 1 lớp sơn đệm chịu nhiệt
- Lắp khuôn và rót kim loại lỏng vào khuôn
- Để nguội vật đúc rồi rỡ khuôn.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
1.1.2.3. Đúc ly tâm
a. Khái niệm
Là phương pháp rót kim loại lỏng vào trong khuôn quay, nhờ có lực ly tâm mà kim loại lỏng phân bố đều theo bề mặt
bên trong khuôn, điền đầy lòng khuôn để tạo thành vật đúc.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
b. Ưu, nhược điểm
- Đúc được vật đúc tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi. Do đó tiết kiệm được vật liệu và công làm lõi
- Không có đậu rót và đậu ngót nên tiết kiệm được vật liệu
- Do tác dụng của lực ly tâm nên kim loại được điền đầy vào khuôn tốt, có thể đúc được vật có thành mỏng.
- Vật đúc ít bị rỗ xỉ do xỉ và tạp chất nhẹ tập trung vào mặt trong.
- Tổ chức kim loại mịn chặt do kết tinh dưới tác dụng của lực ly tâm.
- Thích ứng các vật tròn xoay
- Khuôn đúc cần phải có độ bền cao do làm việc ở nhiệt độ cao, lực ép của kim loại lên khuôn lớn.
- Khó đạt được đường kính lỗ của vật đúc chính xác.
- Chất lượng bề mặt trong của vật đúc kém do có chứa xỉ và tạp chất
- Khuôn quay ở tốc độ cao nên phải đảm bảo cân bằng tốt và kín.
- Vật đúc dễ bị thiên tích.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
c. Các phương pháp đúc ly tâm.
- Đúc ly tâm đứng

Là phương pháp đúc ly tâm mà khuôn quay theo trục thẳng đứng.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
- Đúc ly tâm nằm

+ Là phương pháp đúc ly tâm mà khuôn quay quanh trục nằm ngang.
+ Để kim loại lỏng rải đều theo chiều dài khuôn người ta dùng máng rót, máng di chuyển dọc trục quay.
+ Chỉ dùng để đúc các ống có chiều dày 2 đầu không có sự chênh lệch
+ Đường kính trong và ngoài đồng tâm nhau
+ Do sử dụng máng rót nên không đúc được ống có đường kính quá bé.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
1.2. Chế tạo phôi bằng gia công áp lực
1.2.1. Nguyên lý gia công kim loại bằng áp lực
1.2.1.1. Khái niệm về biến dạng dẻo kim loại
a. Ngoại lực
Ngoại lực là lực từ bên ngoài tác dụng lên kim loại gia công, có thể do sức người hoặc do các thiết bị, máy móc tạo ra.
Ngoại lực bao gồm: Lực tác dụng chính, phản lực, lực ma sát và lực quán tính.

• Lực tác dụng chính
Là lực tác dụng của người hoặc thiết bị, máy móc thông qua dụng cụ gia công như đầu búa khuôn rèn tác dụng vào
kim loại làm chúng biến dạng.

Hướng của lực tác dụng chính song song
với hướng chuyển động của dụng cụ gia công.
Tùy thuộc vào vị trí của điểm đặt lực mà
biến dạng của vật gia công sẽ có ảnh hưởng khác
nhau.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
• Phản lực
Là lực ngăn cản không cho vật gia công chuyển động theo hướng của lực tác dụng chính.
Phản lực thường sinh ra ở những bộ phận cố định của thiết bị.
Phản lực có chiều ngược với chiều của lực tác dụng chính.
Phản lực chỉ sinh ra khi có lực tác dụng chính
VD: Khi rèn búa tác dụng vào vật gia công 1 lực tác dụng chính, đe tác dụng vào vật gia công 1 phản lực, chúng có chiều ngược
nhau.

•Lực ma sát
Là lực tác dụng trên bề mặt tiếp xúc giữa 2 chi tiết có chuyển động tương đối.
Lực ma sát cản trở sự biến dạng của vật gia công.
Có chiều ngược với chiều chuyển động của vật gia công.

• Phản lực và lực ma sát có ảnh hưởng lớn đến quá trình biến dạng.
+ Khi rèn tự do phôi chỉ biến dạng dưới tác dụng của lực đập thì P=N.
+ Khi nén kim loại trong khuôn kín: P=N+∑R


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
+ Khi nén kim loại trong chày kín: P=N-∑R
P
Kết luận: Khi rèn trong khuôn, phần phức tạp của vật rèn muốn được điền đầy tốt hơn phải bố trí ở phía lực tác dụng lớn hơn, kim
loại bị biến dạng nhiều hơn và dễ điền đầy khuôn hơn.

• Lực quán tính
Trong quá trình biến dạng, các phần tử của vật biến dạng không đều nhau nên tốc độ chuyển động của chúng cũng không đều nhau,


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
b. Nội lực
Sinh ra ở bên trong của vật thể khi gia công và tồn tại trong vật thể sau khi gia công , nội lực này cân bằng nhau.
Nội lực gây ra ứng suất bên trong vật thể. Khi ứng suất này lớn hơn giới hạn bền của kim loại nó sẽ làm cho vật thể bị biến dạng,
cong vênh.
1.2.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng kim loại
a. Ảnh hưởng của ứng suất chính
- Ứng suất chính là ứng suất pháp sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng.
- Có 3 dạng ứng suất chính: ƯS đường, ƯS mặt và ƯS khối.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
- ƯS chính làm cho vật thể hoặc biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng phá hủy, ảnh hưởng quyết định đến ƯS tiếp.
- ƯS tiếp sẽ gây ra sự trượt và song tinh làm cho vật thể bị biến dạng dẻo.
Song tinh: là sự vừa trượt vừa quay của 1 phần tinh thể đến vị trí mới đối xứng với phần còn lại qua 1 mặt phẳng nhất định
- ƯS tiếp càng lớn thì biến dạng dẻo càng nhiều.
- ƯS tiếp đạt cực đại τmax tại các mặt tinh thể làm với phương của lực tác dụng 1 góc bằng 45
- τmax phụ thuộc vào trạng thái ƯS chính và giá trị của nó.
- Điều kiện để kim loại có thể biến dạng dẻo được:

σch
τ khác=nhau là:
- Điều kiện biến dạng dẻo với các trạng thái ƯSmax
2
+ Trạng thái ƯS đường:

τmax =

σ1
2

0


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
+ Trạng thái ƯS mặt:

τmax

+ Trạng thái ƯS khối:

σ1 − σ 2
=
2

τmax =

σ1 − σ3
2


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
b. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính đối với tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại

• Khi ép hợp kim nhôm trong khuôn, nếu góc nghiêng thành khuôn khác nhau thì trạng thái ƯS tác dụng khác nhau và đặc tính
biến dạng dẻo của kim loại cũng khác nhau.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
• Thí nghiệm của CácMen: Ép đá
- Khi ép 1 khối đá trong khuôn kín, dù lực ép rất lớn khối đá vẫn không biến dạng.
- Khi ép 1 chiều thì lực ép dù nhỏ hơn lực ép của trường hợp trên nhưng khối đá bị vỡ vụn.
- Kết luận:
+ Khi tác dụng của ƯS kéo càng ít và ƯS nén càng nhiều thì tính dẻo của kim loại càng cao.
+ Trạng thái ƯS kéo khối làm cho kim loại có tính dẻo kém hơn trạng thái ƯS kẻo mặt và đường.
+ Trạng thái ƯS nén khối làm cho kim loại có tính dẻo cao hơn ƯS nén mặt và đường.


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
c. Ảnh hưởng của ứng suất dư
- ƯS dư là nội lực tồn tại trong kim loại sau 1 quá trình gia công bất kỳ.
- Sự tồn tại ƯS dư bên trong vật thể biến dạng sẽ làm cho tính dẻo của vật thể kém đi
- ƯS dư lớn có thể làm cho vật thể bị biến dạng hoặc phá hủy.
- ƯS dư trong kim loại bao giờ cũng cân bằng nghĩa là tổng giá trị ƯS kéo bằng tổng giá trị ƯS nén
- Khi chịu tác dụng của ngoại lực σ0, nếu kể đến ảnh hưởng của ƯS dư thì tổng ƯS tác dụng bên trong
+ Ở vùng có ƯS dư kéo: σ= σ0 + σd
+ Ở vùng có ƯS dư nén: σ= σ0 - σd


CHƯƠNG 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
d. Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại
- Thành phần hóa học ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại và hợp kim.
+ Đối với kim loại đúc do có tổ chức các hạt không đều nên tính dẻo kém.
+ Đối với các kim loại đã qua biến dạng nguôii, tính dẻo kém. Muốn tính dẻo tăng lên phải cho kết tinh lại.
+ Đối với thép, nếu thành phần C và hợp kim càng cao thì tính dẻo càng giảm
- Tổ chức kim loại có ảnh hưởng lớn tới tính dẻo của kim loại
+


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×