Giới thiệu các phương pháp tạo hình

**haihoang_boy** · #1 28-04-2016, 11:20 AM

Đúc kim loại
Đúc là một phương pháp chế tạo chi tiết bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn đúc. Hình dáng của hốc khuôn giống hệt như hình dáng của chi tiết cần chế tạo. Kim loại đông đặc và hình thành vật đúc. Khuôn đúc có thể là khuôn đá, khuôn đất sét, khuôn cát, khuôn gốm, khuôn kim loại…
Có thể mô tả toàn bộ công nghệ đúc trong khuôn cát như sau:
Khi rót kim loại vào khuôn, quá trình thải nhiệt của kim loại lỏng chủ yếu thông qua khuôn đúc, bởi vậy tốc độ nguội tương đối nhanh, nhiệt độ trong kim loại không đồng nhất, phần kim loại nằm sát thành khuôn được làm nguội với tốc độ rất lớn, càng vào tâm vật đúc, tốc độ nguội càng giảm dần

[Chỉ có thành viên mới có thể nhìn thấy links. Bạn hãy nhấn vào đây để đăng ký...]

Lớp ngoài cùng của thỏi đúc là những hạt tinh thể mịn có trục định hướng bất kỳ (hay còn gọi là lớp “da đúc” có cơ tính cao, có khả năng chống ăn mòn, chịu mài mòn tốt), phía trong là những tinh thể hình trụ có hướng vuông góc với thành khuôn. Nếu khuôn đúc có khả năng nguội lớn thời các tinh thể hình trụ định hướng có thể phát triển vào tận trung tâm thỏi đúc. Thỏi đúc có tổ chức hai cùng như đã nêu gọi là tổ chức xuyên tinh. Tổ chức xuyên tinh có ưu điểm là ít rỗ co, chứa ít bọt khí phân tán, kim loại có mật độ sít chặt hơn, nhưng nhược điểm quan
trọng là dễ bị nứt rách khi rèn hoặc cán sau này, nhất là ở tâm trục của thỏi đúc, nơi kết tinh sau cùng gồm toàn những nguyên tố dễ chảy nhất. Nếu vật liệu làm khuôn có hệ số dẫn nhiệt nhỏ thời tại vùng trung tâm đã có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ kết tinh lý thuyết T0, xuất hiện các tâm mầm kết tinh trong khi các tinh thể định hướng từ bên ngoài chưa kịp phát triển vào trung tâm. Các mầm ở trung tâm sẽ lớn lên thành các hạt tinh thể. Hướng toả nhiệt ở đây là đồng đều theo mọi hướng nên các tinh thể cũng lớn lên theo các hướng là như nhau, một vùng tổ chức đồng trục được tạo thành ở trung tâm vật đúc. Như vậy, trong điều kiện đông đặc bình thường vật đúc có ba vùng rõ rệt: lớp vỏ ngoài cùng là các tinh thể đều trụcnhỏ mịn, tiếp theo là lớp tinh thể dài định hướng từ vỏ vào tâm vật đúc và cuối cùng trong tâm vật đúc là các tinh thể đều trục thô to.

[Chỉ có thành viên mới có thể nhìn thấy links. Bạn hãy nhấn vào đây để đăng ký...]

cấu trúc tiêu biểu của thổi đúc

Gia công biến dạng kim loại
Gia công biến dạng kim loại thực chất là lợi dụng tính dẻo để làm thay đổi hình dạng của sản phẩm nhờ lực tác dụng thông qua dụng cụ và khuôn. Ngoại lực là yếu tố cơ bản trong gia công áp lực, nó góp phần tạo ra hình dáng của vật thể và qua đó mà vật thể có cơ tính cao hơn, làm giảm lượng tiêu hao nguyên liệu. Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong gia công áp lực. Nhiệt độ cao làm tăng tính dẻo của kim loại, làm cho vật liệu dễ bị biến dạng, trở lực biến dạng nhỏ, giảm công biến dạng.
So với đúc, gia công biến dạng tạo ra sản phẩm có độ bền cao hơn, chịu lực tốt hơn, độ chính xác, độ nhẵn bề mặt tốt hơn, tiết kiệm kim loại và năng suất lao động cao hơn nhưng lại cần thiết bị phức tạp và đắt tiền.
Phân loại gia công biến dạng kim loại:
– Theo nhiệt độ: gồm biến dạng nóng và biến dạng nguội. Biến dạng nóng là biến dạng mà nhiệt độ biến dạng cao hơn nhiệt độ chuyển biến. Biến dạng nguội là biến dạng mà nhiệt độ biến dạng thấp hơn nhiệt độ chuyển biến.
– Theo trình tự: biến dạng thô (gia công ban đầu để tạo phôi) và biến dạng tinh (gia công thứ cấp để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo yêu cầu).

Ví dụ, đối với công nghệ cán kim loại, trước tiên phải cán thô rồi mới đến cán tinh, rèn thô từ thỏi ra phôi rồi mới rèn tinh ra sản phẩm. Ngày nay đã có phương pháp bao gồm cả hai nguyên công gia công thô và gia công tinh, ví dụ ép chảy ngay ra sản phẩm.
– Biến dạng khối: là biến dạng đối với các chi tiết có tỉ lệ bề mặt/thể tích nhỏ, biến dạng này nhằm làm giảm chiều dày sản phẩm.
- Biến dạng tấm, lá: là biến dạng với sản phẩm với tỉ lệ bề mặt/thể tích lớn.
Biến dạng kiểu này nhằm thay đổi hình dạng bằng khuôn dập. Nếu khi gia công mà hình dáng cũng như chiều dày chi tiết cũng đồng thời thay đổi, chi tiết chịu ứng suất phức tạp, dễ sinh nứt.

Cán kim loại
Từ thỏi đúc liên tục, người ta cán thành dạng tấm (slab), dạng thanh nhỏ (billet) hoặc dạng khối lớn (bloom). Từ ba dạng bán thành phẩm này sẽ thực hiện các nguyên công cán kéo chuyên dạng khác nhau để tạo ra các sản phẩm đặc trưng.

[Chỉ có thành viên mới có thể nhìn thấy links. Bạn hãy nhấn vào đây để đăng ký...]

Tổ chức kim loại trước và sau khi cán

Kéo kim loại
Nguyên lý của phương pháp kéo kim loại là làm giảm tiết diện của chi tiếte bằng cách kéo qua khuôn có lổ hình. Do sản phẩm cán chỉ có thể nhỏ tới Φ8 hay Φ6 mm, muốn giảm đường kính của dây xuống nữa, phải qua nguyên công kéo.
Dùng phương pháp này để kéo thanh, dây (nhỏ tới Φ0,025 mm), ống (ống không hàn dày trở thành mỏng, phải qua nhiều lổ hình, có bôi trơn và làm nguội khuôn).
Kéo là quá trình làm tinh. Kéo nguội chính xác, bề mặt bóng và bền, song lực kéo phải lớn. Kéo nóng cho năng suất cao hơn.

[Chỉ có thành viên mới có thể nhìn thấy links. Bạn hãy nhấn vào đây để đăng ký...]

Nguyên lý kéo dây

Ép chảy kim loại
Là công đoạn tạo hình kim loại bằng cách ép đùn kim loại đã nung nóng qua lổ hình của khuôn ép thông qua chày ép hoặc piston ép. Ngày nay có thể ép nóng hoặc ép nguội các kim loại và hợp kim khác nhau . Ép hợp kim màu có thể dùng ép nóng hoặc ép nguội. Với thép có thể ép chảy ở nhiệt độ rèn, ví dụ ép phôi bánh răng. Tiết diện chi tiết ép có thể phức tạp tuỳ ý. Thiết bị ép chảy rẻ hơn cán.
Phương pháp ép chảy kim loại đạt được độ chính xác cao, cơ tính cao, năng suất cao. Nhờ nén khối, kim loại dẻo hơn. Song khuôn bị hao mòn nhanh, hao phí kim loại cũng lớn, thường là 12 – 15%, ép ống thì hao tới 45%

[Chỉ có thành viên mới có thể nhìn thấy links. Bạn hãy nhấn vào đây để đăng ký...]

Nguyên lý ép chảy

a. ép trực tiếp

b. ép ngược

Rèn kim loại
Từ thời cổ xưa đã xuất hiện cách rèn cổ điển. Phương pháp rèn dùng búa và đe có từ 5000 năm trước công nguyên, dùng trong rèn dao, kiếm. Đồng thời với kiến thức về biến dạng kim loại, con người tiền sử đã biết sử dụng những biện pháp làm tăng cơ tính của kim loại, thí dụ đã rèn được những lưỡi kiếm vô cùng sắc nhưng lại vô cùng dẻo. Những khám phá của khoa học hiện đại đã lý giải được những kinh nghiệm của con người tiền sử trong lĩnh vực biến dạng và nhiệt luyện kim loại. Ngày nay, công nghệ rèn đã có tiến bộ hơn nhiều, đã dùng khuôn rèn và
lực ép bằng máy.
Rèn là phương pháp biến dạng khối với lực động hoặc tĩnh để tạo ra sản phẩm khá đa dạng, thí dụ, dạng trục, thanh nối, trục khuỷu, đĩa, bánh răng…
Thường dùng các thiết bị:
– Máy búa có tốc độ cực đại 5 – 10 m/s, thời gian công tác 0,01 s.
– Máy ép thuỷ lực, ma sát với tốc độ cực đại 0,2 m/s, thời gian công tác 0,1 m/s.
– Máy tạo lực động, rèn ngang 5 m/s, thời gian công tác 0,01 s.
Có ba phương pháp rèn là rèn khuôn hở, rèn khuôn in hình và rèn khuôn

[Chỉ có thành viên mới có thể nhìn thấy links. Bạn hãy nhấn vào đây để đăng ký...]

Dập kim loại
Tấm và lá là chủng loại chi tiết có tỉ lệ diện tích bề mặt/chiều dày lớn, cho nên khi biến dạng thường nên để kim loại chịu lực kéo (theo mặt phẳng lá), nếu chịu nén dễ gây phồng, nhăn. Khi biến dạng lá, chiều dày thường không giảm, nếu vừa thay đổi hình dáng lại giảm cả chiều dày dễ dẫn đến thắt, đứt chi tiết. thí nghiệm kéo một dải A1, thanh sẽ bị đứt vì thắt theo đường chéo của thanh theo tiết diện. Kéo thép lại có hiện tượng dãn dài ở điểm chảy, muốn khắc phục hiện tượng này nên đem cán nguội trước hoặc cán vỏ (skin rolling) sẽ giảm chiều dày 0,5 – 1,5%.
Tính dị hướng của kim loại cũng có ảnh hưởng lớn đến khả năng dập của kim loại và thường là làm cho kim loại dễ dàng bị biến dạng dập. Cỡ hạt càng mịn càng tốt, hạt to làm mặt thô, dễ bị phồng quả cam.
Dập tấm có đặc điểm sau:
– Độ bóng, độ chính xác rất cao, tính lắp lẫn tốt, nhiều sản phẩm không cần qua gia công cắt gọt, ví dụ dập các đồ dùng gia dụng như nồi, xoong, chảo…
– Độ bền, độ cứng vững cao nên tiết kiệm kim loại.
– Dễ cơ khí hoá và tự động hoá.
– Năng suất cao, thường dùng trong sản xuất hàng loạt lớn cho nên giá thành hạ.
– Thường dùng để chế tạo vỏ thùng chứa, tấm che chắn, nắp đậy trong công nghiệp ôtô, tàu thuyền, công nghiệp thực phẩm và hàng tiêu dùng.