Giáo trình Công nghệ kim loại

MỤC LỤC

Lời nói đầu . 2

PHẦN I: CÔNG NGHỆ ĐÚC. 3

Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC . 3

1.1. Phân loại các phương pháp đúc . 4

1.2. Sự kết tinh của kim loại vật đúc trong khuôn. . 6

1.3. Tổ chức kim loại vật đúc . 8

1.4. Quá trình sản xuất đúc bằng khuôn cát . 10

1.5. Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc. 11

Chương 2: NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU VẬT ĐÚC (tham khảo) . 13

2.1. Khái niệm. . 13

2.2. Nguyên tắc thiết kế kết cấu vật đúc . 14

Chương 3: THIẾT KẾ ĐÚC. 20

3.1. Thành lập bản vẽ đúc. 20

3.2. Thiết kế mẫu và hộp lõi. 30

3.3.Thiết kế hệ thống rót và đậu hơi, đậu ngót . 33

Chương 4: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUÔN VÀ LÕI. 42

4.1. Vật liệu làm khuôn và lõi. . 42

4.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay. 45

4.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy. . 49

4.4. Sấy khuôn, lõi, lắp khuôn và rót kim loại vào khuôn. . 54

Chương 5: ĐÚC CÁC HỢP KIM. 55

5.1. Tính đúc của hợp kim . 55

5.2. Đúc gang . 60

5.3. Đúc hợp kim màu . 68

Chương 6: ĐÚC ĐẶC BIỆT. 69

6.1. Đúc trong khuôn kim loại . 69

6.2. Đúc dưới áp lực. 80

6.3. Đúc ly tâm . 87

6.4. Đúc liên tục. 90

6.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng. 92

6.6. Đúc trong khuôn mẫu chảy . 93

Chương 7: DỠ KHUÔN, PHÁ LÕI, LÀM SẠCH VÀ KHUYẾT TẬT VẬT ĐÚC . 96

7.1. Dỡ khuôn, phá lõi, làm sạch vật đúc. 96

7.2. Khuyết tật vật đúc . 96

7.3. Kiểm tra, sửa chữa khuyết tật vật đúc .100

PHẦN II: GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC. 101

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC. 101

1.1. Khái niệm, đặc điểm, phân loại .101

1.2. Biến dạng dẻo của kim loại .104

1.3. Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại .108

1.4. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại .116

1.5. Các định luật cơ bản áp dụng khi gia công kim loại bằng áp lực .118

Chương 2: NUNG NÓNG KIM LOẠI ĐỂ GIA CÔNG ÁP LỰC.121

2.1. Mục đích của nung nóng kim loại .121

2.2. Những hiện tượng xảy ra khi nung .121

2.3. Chế độ nung .123

2.4. Thiết bị nung .126

Chương 3: CÁN VÀ KÉO KIM LOẠI.129

3.1. Cán kim loại .129

3.2. Kéo dây .134

Chương 4: RÈN TỰ DO VÀ RÈN KHUÔN.138

4.1. Khái niệm, phân loại .138

4.2. Rèn tự do .146

4.3. Rèn khuôn .159

Chương 5: DẬP TẤM.174

5.1. Khái niệm, đặc điểm .174

5.2. Thiết bị dập tấm .174

5.3. Các nguyên công cắt phôi.176

5.4. Các nguyên công tạo hình .182

PHẦN III: CÔNG NGHỆ HÀN. 193

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN.193

1.1. Thực chất, đặc điểm, phân loại .193

1.2. Quá trình luyện kim và tổ chức kim loại của mối hàn .195

1.3. Tính hàn của hợp kim.199

Chương 2: HÀN HỒ QUANG TAY.202

2.1. Khái niệm .202

2.2. Hồ quang hàn .202

2.3. Phân loại các phương pháp hàn .206

2.4. Thiết bị hàn .208

2.5. Vật liệu hàn hồ quang tay .212

2.6. Công nghệ hàn hồ quang tay .215

Chương 3: HÀN TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG.223

3.1. Khái niệm .223

3.2. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ .223

3.3. Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ .228

3.4. Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ .230

Chương4: HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC.233

4.1. Thực chất, đặc điểm, các phương pháp .233

4.2. Công nghệ hàn điện tiếp xúc.237

Chương 5: HÀN VÀ CẮT BẰNG KHÍ.239

5.1. Thực chất, đặc điểm hàn khí.239

5.2. Vật liệu, thiết bị hàn khí .239

5.3. Công nghệ hàn khí .246

5.4. Cắt kim loại .251

Chương 6: ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG VÀ KHUYẾT TẬT CỦA VẬT HÀN.258

6.1. Ứng suất và biến dạng của vật hàn .258

6.2. Các dạng khuyết tật của vật hàn .258

Tài liệu tham khảo.260

Mục lục.261

pdf274 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 21707 | Lượt tải: 30download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình Công nghệ kim loại, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
g này. Ví dụ: ở bảng 3 Bảng 3 Thép Nhiệt độ gia công (oC) Thép Nhiệt độ gia công (oC) CT34, CT38 CT42, CT51, CT61 C10, C15, C20 C40, C45, C50 1280  750 1200  800 1280  750 1200  800 40Cr, 45Cr, 50Cr CD70, CD80, CD110 Thép gió 50CrNiW, 50CrNiMo 1200  800 1160  750 1200  900 1200  850 %C oC 1,7 0,8 723 0 910 1539 1147 1350 1001500C 30500C A3 A1 Am 2,14 a) Vùng gia công áp lực Vùng cháy và quá nhiệt Vùng biến cứng 800 1350 1100 oC %C 1,1 2,14 0,8 b) Hình 2-12 Khoảng nhiệt độ vùng gia công áp lực đối với thép cacbon. a) Nhiệt độ nung lý thuyết. b) Nhiệt độ nung thực tế. Nhiệt độ bắt đầu gia công Nhiệt độ kết thúc gia công Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 125 2.3.2 Thời gian nung và giữ nhiệt: a. Thời gian nung: Thời gian nung nhỏ nhất cho phép căn cứ vào tính dẫn nhiệt của kim loại, kích thước của phôi, sự sắp xếp phôi nung trong lò và hiệu số nhiệt độ giữa tường lò và kim loại lúc cho vào. Thời gian nung có thể xác định theo công thức kinh nghiệm sau : Trong đó: T - Thời gian nung (giờ). D - Đường kính hoặc cạnh ngắn của phôi (m).  - Hệ số xếp phôi, xác định theo hình 2-13 Vị trí xếp phôi trong lò Hệ số xếp phôi  Vị trí xếp phôi trong lò Hệ số xếp phôi  Hình 2.13 Hệ số sắp xếp phôi khi nung nóng.  - Hệ số độ dài tương đối, phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài phôi L và đường kính phôi D, xác định theo bảng 4 sau: Bảng 4 L / D 3 2 1,5 1  1 0,98 0,92 0,71 DDKT .... 1 1 2 1,4 1,3 1 1,4 4 2,2 2 1,8 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 126 K - Hệ số nguyên vật liệu: Đối với thép cacbon có %C < 0,4% K =10 Thép cacbon có %C > 0,4% và thép hợp kim thấp K = 12,5 Thép hợp kim cao K = 20 b. Thời gian giữ nhiệt: Là thời gian giữ phôi trong lò khi đã đạt được nhiệt độ nung. Khi phôi đã đạt được nhiệt độ nung cần có một thời gian giữ nhiệt để nhiệt độ vật nung mặt ngoài và bên trong đồng đều. Thời gian giữ nhiệt trong lò phụ thuộc vào vật liệu nung, kích thước phôi và thời gian nung. Đối với thép C thời gian giữ nhiệt bằng 2030% thời gian nung; Thép hợp kim thời gian giữ nhiệt bằng 150%. 2.3.3 Tốc độ nung: Tốc độ nung ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng nung. Nói chung khi nung người ta cố gắng nung phôi với tốc độ cao nhất để giảm hao phí kim loại do cháy và ôxyhóa, giảm sự phát triển độ hạt do đó tăng tính dẻo và tăng năng suất nung. Nhưng khi tốc độ nung lớn thì sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt ngoài và bên trong phôi lớn, gây ứng suất nhiệt lớn làm phôi dễ nứt. Tốc độ nung kim loại phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa lò và phôi, phụ thuộc kích thước phôi và cách sắp xếp phôi trong lò, hệ số dẫn nhiệt của vật nung. Có hai giai đoạn để xác định tốc độ nung: 1. Giai đoạn nhiệt độ thấp: Khi mới cho phôi vào lò, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa phôi và lò lớn, kim loại có tính dẻo thấp. Giai đoạn này lớp bề mặt phôi được nung nóng nhanh, sự chênh lệch nhiệt độ giữa lớp trong và lớp ngoài của phôi lớn, vì vậy lớp bề mặt thường bị giãn nở nhiệt nhiều hơn do đó hay xuất hiện những vết nứt tế vi. Đối vớt thép hợp kim cao, thép cácbon cao nếu nung không đúng kỹ thuật, giai đoạn này có thể gây ra những vết nứt lớn làm cho phôi bị coi là phế phẩm. Tốc độ nung giai đoạn này nên nung chậm, gọi là tốc độ nung cho phép. 2. Giai đoạn nhiệt độ cao ( đối với thép từ 850oC đến nhiệt độ bắt đầu gia công): Khi nhiệt độ vật nung trên 850oC thì khả năng ôxy hóa tạo thành vẩy rèn tăng, khả năng thoát C của thép tăng. Ở giai đoạn này tính dẻo của kim loại tăng. Vì vậy giai đoạn này cần nung với tốc độ cao để tăng năng suất, giảm sự ôxy hóa, sự cháy, giảm sự thoát C và sự lớn lên của hạt, giảm hao phí nhiên liệu. Tốc độ nung giai đoạn này nên nung nhanh, gọi là tốc độ nung kỹ thuật. 2.4 Thiết bị nung: Trong ngành gia công áp lực, có thể sử dụng nhiều loại lò nung khác nhau, phân loại theo các phương pháp sau: Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 127 Phân loại theo kết cấu lò có: Lò chu kỳ và lò liên tục. Lò chu kỳ là lò được nung phôi theo từng đợt. Thường chỉ có một buồng nung, một vùng nhiệt độ, một cửa vừa cho chi tiết vào đồng thời cũng lấy ra theo cửa này. Lò liên tục là lò có buồng nung dài, có thể có nhiều vùng nhiệt độ khác nhau. Chi tiết liên tục cho vào một cửa này, di chuyển dần đến cửa khác và được lấy ra ở cửa thứ hai. Phân loại theo dạng năng lượng có: -Lò nhiên liệu rắn: lò đốt bằng than củi loại than đá. -Lò nhiên liệu lỏng: lò đốt bằng dầu : dầu D.O hoặc dầu F.O. -Lò nhiên liệu khí: Khí lò cao, khí lò cốc, khí thiên nhiên (khí dầu mỏ). -Lò điện: Gồm lò điện trở và lò điện cảm ứng trung tần . 2.4.1 Lò phản xạ (lò buồng): Loại lò này được dùng nhiều để nung phôi ép, rèn, dập. Đặc điểm: có buồng nung kín, nhiệt độ không đều, khống chế được nhiệt độ nung thông qua hệ thống nhiệt kế khống chế tự động hoặc không tự động, phôi không tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu nên cháy hao ít hơn. Có thể dùng các dạng năng lượng khác nhau : than đá, dầu, khí, điện trở. -Lò phản xạ nhiên liệu rắn có mặt cắt như hình 2-14. Lò gồm có buồng đốt nhiên liệu than đá 1 và buồng nung chứa chi tiết nung 2. Khí cháy sẽ theo rãnh 5 qua buồng 6 và thoát qua ống khói 7 ra ngoài. Thành chắn 3 để ngăn cách buồng 2 và buồng đốt nhiên liệu. Sự điều chỉnh nhiệt độ lò bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu và lượng gió. 2.4.2 Lò điện: Dùng năng lượng điện nung nóng phôi để gia công áp lực có nhiều dạng khác nhau: nung bằng điện trở, nung bằng điện cảm ứng hoặc nung bằng điện trực tiếp qua chi tiết nung. Lò điện trở có kết cấu gần Hình 2-14 Lò phản xạ dùng nhiên liệu rắn. 6 Hình 2-15 Lò điện trở. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 128 giống lò buồng đốt bằng nhiên liệu khí nhưng gọn nhẹ hơn vì không có ống khói. Lò thường có dạng hình hộp chữ nhật như trên hình 2-15. Tường lò xây bằng gạch samốt. Đáy lò bằng thép chịu nóng đúc. Điện trở được bố trí hai bên tường lò, hoặc cả dưới đáy lò. Nếu lò nung yêu cầu nhiệt độ không quá 1000oC điện trở thường dùng là dây Crôm-Niken loại Cr20Ni80Ti. Nếu yêu cầu nung ở nhiệt độ trên 1000oC (nung thép) điện trở thường dùng là các thanh Cacborun (SiC), đặt đứng ở hai thành bên của lò. Lò có ưu điểm là khống chế nhiệt độ dễ dàng chính xác (sai số  5oC) ,chất lượng vật nung cao, ít bị cháy và ôxy hóa nên giảm lượng hao phí kim loại, thời gian nung nhanh. Trong trường hợp nung các chi tiết nhỏ và sản xuất hàng loạt lớn người ta thường nung kim loại bằng lò điện cảm ứng. Vì yêu cầu nhiệt độ của phôi nung phải đồng đều từ mặt đến tâm của phôi nghĩa là phải nung thấu, do đó tần số của lò nung được giới hạn từ 1  5 KHz (tần số trung bình). Trên hình 2-16 trình bày sơ đồ nung chi tiết hình cầu qua lò cảm ứng . Phôi 1 được đặt trên mặt trượt 2, nhờ hệ thống piston thủy lực 3 tự động đẩy phôi theo chu kỳ vào vòng cảm ứng 5. Các vòng cảm ứng bao quanh buồng lò có lớp cách điện. Phôi được giữ bằng tựa 9. Khi di chuyển hết chiều dài của vòng cảm ứng, chi tiết được nung thấu theo cửa 6 và máng 7 ra ngoài, chuyển đến máy gia công áp lực. Để tránh oxy hóa bề mặt vật nung, người ta có thể cho một luồng khí bảo vệ đi qua buồng nung (như nitơ, acgông). 2.5 Làm nguội sau khi gia côâng: Sau khi gia công nếu chế độ làm nguội không hợp lý, sẽ làm cho sản phẩm bị cong vênh, nứt nẻ. Làm nguội bằng cách sau khi rèn, xếp thành đống trong lò có chứa vôi bột hoặc trong lò có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ rèn, hoặc để trong hố có cát khô, hoặc đặt trong không khí phủ các “áo” bảo vệ bằng amiăng mục đích để làm nguội chậm. Hình 2-16 Lò cảm ứng. 4 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 129 Chương 3 Cán và kéo kim loại. 3.1 Cán kim loại: 3.1.1 Thực chất của quá trình cán: Cán là một trong 3 khâu chủ yếu của các nhà máy luyện kim: (luyện thép đúc thỏi cán ). Cán là quá trình biến dạng kim loại qua khe hở của các trục cán quay ngược chiều nhau để tạo nên quá trình cán bằng lực ma sát. Hình 2-17 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của quá trình cán ( cán bằng hai trục, ba trục, một lỗ hình và nhiều lỗ hình). Đặc điểm: - Sản phẩm cán có độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao. - Năng suất cao, dễ cơ khí hóa và tự động hóa. - Cán không những thay đổi hình dáng kích thước phôi mà còn nâng cao chất lượng kim loại vì trong quá trình cán các rỗ xốp, rỗ khí trong thỏi cán được hàn lại, mật độ kim loại tăng lên, hạt nhỏ mịn. - Cán có thể thực hiện ở trạng thái cán nóng hoặc cán nguội. Cán nóng có ưu điểm: dễ biến dạng do kim loại có tính dẻo cao, năng suất cao, lực cán nhỏ. Nhưng chất lượng bề mặt kém vì có tồn tại vẩy sắt trên mặt phôi khi nung. Do đo,ù cán nóng thường dùng để cán thô, cán tấm dày, cán thép hợp kim. Hình 2-17 Sơ đồ nguyên lý của quá trình cán. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 130 1 1 F F l l o o  Cán nguội khắc phục các khuyết điểm của cán nóng: bề mặt nhẵn bóng, kích thước chính xác nhưng năng suất thấp, lực biến dạng lớn, khuôn chóng mòn nên chỉ dùng để cán tinh, cán thép mỏng, cán kim loại mềm dẻo. - Có thể kết hợp quá trình đúc- cán để tăng lượng sản phẩm cán và giảm chi phí sản xuất. Khi cán dùng các thông số sau để biểu thị: - Hệ số kéo dài  là tỷ số chiều dài phôi sau khi cán và trước khi cán hoặc tỷ số giữa tiết diện trước và sau khi cán. Hệ số này thường bằng 1  2 tùy theo vật liệu, chiều dày phôi, nhiệt độ cán, tốc độ cán và các điều kiện khác. - Lượng ép tuyệt đối Δh là hiệu số giữa chiều cao phôi trước và sau khi cán. Δh = (ho – h1) (mm) - Số lần cán: Trong đó: n là số lần cán (lấy quy tròn, không lấy số thập phân). Fo là diện tích phôi ban đầu (mm2). Fn là diện tích củûa sản phẩm (mm2). tb là hệ số kéo dài trung bình của từng loại lỗ hình (tra bảng ví dụ thép tròn có tiết diện tròn, vuông, dẹt…trước cán tinh tb=1,101,30; Cán tinh tb=1,131,15). Trên hình 2-18, vùng ABB’A’ gọi là vùng biến dạng. Cung AB mà trục cán tiếp xúc với phôi gọi là cung ăn, góc tương ứng gọi là góc ăn . Quan hệ giữa lượng ép và góc ăn  biểu thị như sau: Δh = D(1 - cos) Trong đó: D là đường kính của trục cán. - Sự thay đổi chiều dài trước và sau khi cán gọi là lượng giãn dài: ΔL = l1 – lo - Sự thay đổi chiều rộng trước và sau khi cán gọi là lượng giãn rộng: Δb = b1 – bo tb no FFn lg lglg   Hình 2-18 Sơ đồ quá trình cán. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 131 Điều kiện để kim loại có thể cán được gọi là điều kiện cán vào. Khi kim loại tiếp xúc với trục cán tại điểm A và A’, mỗi phía của trục cán tác dụng lên vật cán hai lực: Phản lực N và lực ma sát T.Nếu hệ số ma sát giữa trục cán và phôi là f thì: T = N.f vì f = tg  (  là góc ma sát) nên T = N .tg Trên hình 2-18, lực N và lực T có thể chia thành 2 thành phần: nằm ngang và thẳng đứng: Thành phần nằm ngang: Nx = N.sin Tx = T.cos = N.f.cos = N.tg.cos Thành phần thẳng đứng: Ny = N.cos Ty = T.sin Thành phần lực thẳng đứng Ny và Ty có tác dụng làm biến dạng kim loại (giảm chiều cao, tăng chiều rộng và chiều dài phôi cán). Còn thành phần nằm ngang Nx có tác dụng kéo phôi cán ra, Tx có tác dụng đẩy vào lỗ hình. Do đóù để có thể cán được, thành phần lực nằm ngang phải thỏa mãn điều kiện: Tx > Nx hay N.tg.cos > N.sin tg > tg Hoặc  >  Nghĩa là góc ma sát  phải lớn hơn góc ăn  Khi phôi cán vào vùng biến dạng thì góc ăn  sẽ nhỏ dần, đến khi phôi cán đã hoàn toàn vào trong hai trục cán góc ăn chỉ còn bằng /2. Điều này chứng tỏ khi đã cán thành thì góc ma sát  chỉ cần lớn hơn /2 cũng đủ để quá trình cán tiếp tục được. Hiện tượng này gọi là ma sát thừa. Để đảm bảo điều kiện cán vào, đồng thời sử dụng ma sát thừa khi cán thành, người ta thực hiện các biện pháp sau: Tăng hệ số ma sát bằng cách khoét các rãnh, hàn vết trên trục cán (dùng khi cán thô); tìm cách giảm nhiệt độ ở đầu phôi để tăng hệ số ma sát; bôi các chất tăng ma sát. Để nhanh chóng tạo điều kiện cán thành, người ta tăng tốc độ ban đầu của phôi cán, làm cho đầu phôi cán nhỏ lại (rèn) trước khi cho vào trục cán. Thay đổi độ hở giữa hai trục cán trong quá trình cán nghĩa là lúc đầu cho độ hở lớn tạo điều kiện cán vào dễ dàng ( nhỏ), sau đó giảm dần đến độ hở cần thiết. 3.1.2 Phân loại các phương pháp cán: - Căn cứ vào nhiệt độ nung của phôi ta có cán nóng và cán nguội. - Theo chiều quay của trục cán và phương trục cán có các phương pháp cán giới thiệu trên hình 2-19: Cán ngang: Hai trục cán song song và quay cùng chiều, ngược với chiều quay của phôi (hình 2-19a). Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 132 Cán dọc: Hai trục cán song song và quay ngược chiều nhau, đường kính trục cán bằng nhau hoặc không bằng nhau (hình 2-19b). Cán nghiêng: Hai trục cán quay cùng chiều, nhưng trục của chúng nghiêng với nhau một góc để tạo nên lực đẩy dọc (hình 2-19c). 3.1.3 Các sản phẩm cán: Hình 2-20 giới thiệu sản phẩm cán. Vật liệu kim loại cán thường gồm thép cacbon thấp và trung bình, thép hợp kim dẻo, hợp kim màu… gồm 4 loại: 1.Thép tấm: Có 3 nhóm. - Tấm mỏng: Có chiều dày từ 0,2 mm đến 3,75 mm, rộng từ 600 mm đến 2200 mm. - Tấm dày: Có chiều dày từ 4 mm đến 60mm hoặc lớn hơn, rộng từ 600mm đến 5000 mm, dài từ 4000 mm đến 12000 mm. - Thép dải: Thép dải dài có chiều rộng từ 200 mm đến 1500 mm, dài từ 4000mm đến 60000 mm, dày từ 0,2 mm đến 2 mm. 2. Thép ống: Chia làm hai nhóm. - Thép ống không có mối hàn: Thép cán từ phôi thỏi theo công nghệ đặc biệt trực tiếp thành ống (máy cán ống liên tục) có đường kính ngoài từ 5mm đến 426 mm hoặc lớn hơn, chiều dày thành ống từ Hình 2-20 Sản phẩm cán. Hình 2-19 Sơ đồ nguyên lý của các phương pháp cán kim loại. a) Cán ngang b) Cán dọc c) Cán nghiêng. a) b) c) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 133 0,5 mm đến 40 mm. Những ống mỏng, đường kính nhỏ có thể dùng phương pháp cán nguội. - Thép ống có mối hàn: Chế tạo bằng phương pháp cuốn thép tấm (hoặc thép dải) mỏng thành ống, sau khi cuốn sẽ hàn bằng hàn điện hoặc hàn khí… Mối hàn xoắn ốc có độ bền, độ cứng cao hơn mối hàn đường thẳng. Loại ống này có đường kính ngoài đến 720 mm hoặc lớn hơn, chiều dày thành ống đến 14mm 3. Thép hình: - Thép thanh: cán từ phôi thép thỏi thành các thanh có tiết diện đơn giản khác nhau như tròn, lục giác, bát giác, vuông, chữ nhật, tam giác v.v…với các kích thước tiết diện khác nhau, sau đó cắt thành từng thanh dài 4000 mm, 6000 mm, 8000 mm hoặc 12000 mm. - Sản phẩm có tiết diện phức tạp hình chữ T, U, L, V, I thép đường ray và nhiều hình phức tạp khác, có chiều dài 4000, 6000, 8000 mm với kích thước tiết diện khác nhau. 4. Các dạng sản phẩm đặc biệt: như bi, ren, bánh xe tròn… Sản phẩm cán có thể đem dùng ngay ( đường ray, ren bulông, ống…) nhiều loại phải qua bước gia công tiếp ( rèn dập, hàn hoặc gia công cắt gọt…). 3.1.4 Thiết bị cán: a. Các bộ phận chủ yếu của máy cán: Hình 2.21 trình bày các bộ phận chủ yếu của máy cán - Giá cán: Là bộ phận chủ yếu của máy cán, trên giá cán lắp trục cán, có hệ thống điều chỉnh khoảng cách các trục cán. - Trục cán: Trục cán gồm thân trục cán (1) và cổ trục (2) và đầu chữ thập (3) như trên hình 2-22. Trục cán có thể là trục phẳng ( hình 2-22a) dùng để cán thép tấm, thép dải, có thể là trục bậc để cán thép dẹt, có thể là trục cán có rãnh (một rãnh hay nhiều Hình 2-21 Sơ đồ máy cán. 1.Trục cán 2. Trục truyền 3. Hộp bánh răng chữ V 4. Ly hợp 5.Hộp giảm tốc 6. Bánh đà 7. Ly hợp 8.Động cơ điện. 6 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thu t TP. Ho Chi M inh 134 rãnh), khi hai trục cán ăn khớp tạo nên các lỗ hình từ đơn giản đến phức tạp (hình 2-22b) để cán thép hình. Cán nóng: trục cán làm bằng gang cầu hoặc gang dẻo; Thép 45 nhiệt luyện có độ cứng HRC = 4550; Thép hợp kim chịu nóng thấp và trung bình như Cr15;CrWMn… Cán nguội: trục cán phải làm từ thép hợp kim như 40CrNi…, nhiệt luyện tốt có HRC = 5662; có độ bóng cao Rz từ 1,63,2m. Cổ trục cán là phần để lắp lên hộp trục cán. Đầu chữ thập là chỗ để nối trục cán với bộ phận truyền dẫn. - Hộp giảm tốc là bộ phận giảm tốc độ quay khi chuyển động từ động cơ đến trục cán. - Hộp bánh răng chữ V: Là bộ phận nhận chuyển động từ hộp giảm tốc qua các bánh răng chữ V để phân phối cho các trục cán. Bánh răng chữ V có tác dụng triệt tiêu lực chiều trục và lực trượt giữa hai trục cán, bảo đảm vật cán đi thẳng sau khi qua lỗ hình. 3.2 Kéo dây: 3.2.1 Thực chất của quá trình kéo dây kim loại: Kéo dây là phương pháp làm biến dạng dẻo kim loại qua lỗ hình của khuôn kéo dưới tác dụng của lực kéo làm cho tiết diện của phôi giảm, chiều dài tăng ( hình 2-23). Phôi dạng dây, ống ,thanh. Khuôn kéo là thiết bị chính để kéo kim loại. Hình dáng tiết diện khuôn kéo quyết định hình dáng tiết diện sản phẩm. Kéo dây có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội. Kéo nguội, kim loại biến dạng khó nên phải dùng lực kéo lớn, năng suất thấp nhưng cơ tính cao do sau khi kéo kim loại được hóa bền, độ bóng bề mặt cao, độ chính xác về kích thước cao. Độ chính xác có thể đạt cấp 2 – 4, độ bóng đạt RZ 3,2  RZ 1,6. Thường kéo những kim loại có độ dẻo cao như thép C thấp, đồng, vàng…Phải dùng chất bôi trơn, chọn phụ thuộc vào vật liệu phôi, tốc độ kéo và lực kéo như dầu thực vật, dầu hỏa, nước xà bông, bột phấn chì, mỡ động vật… Kéo nóng, kim loại biến dạng dễ, năng suất cao nhưng cơ tính, độ bóng và độ chính xác của sản phẩm kém hơn kéo nguội. Kéo dây có thể tạo sản phẩm có tiết diện tròn hoặc đa giác, nhưng thường người ta chỉ tạo tiết diện tròn đặc (kéo dây) và tiết diện hình vành khăn (kéo ống). Sản phẩm thép có tiết diện tròn thực hiện trên máy cán lớn chỉ đạt đến đường kính 8 mm, trên máy cán nhỏ 6 mm, muốn nhỏ hơn phải qua kéo dây, thường là kéo nguội. Sau mỗi lần kéo kim Hình 2-22 Trục cán. a) Trục cán phẳng. b) trục cán thép hình. a) b) Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 135 )cot1( 1 1   gfpd d K O   loại bị biến cứng một phần. Do đó, sau vài lần kéo phải đem ủ kết tinh lại để phục hồi tính dẻo mới kéo tiếp được. Kéo ống thép hoặc kim loại màu làm cho đường kính ngoài, đường kính trong và chiều dày của thành ống đều giảm. Kéo ống còn dùng để gia công tinh bề mặt các ống cán có mối hàn. Tùy thuộc tính dẻo của kim loại, hình dạng lỗ khuôn, mỗi lần kéo tiết diện có thể giảm xuống 15  35%. Tỷ lệ giữa đường kính trước và sau khi kéo gọi là hệ số kéo dài K. Hệ số kéo dài có thể xác định theo công thức: Trong đó: do, d1- đường kính dây trước và sau khi kéo (mm)  - Giới hạn bền của kim loại (N/mm2) p - Áp lực của khuôn kéo ép lên kim loại (N/mm2).  - Góc nghiêng của lỗ khuôn. f - Hệ số ma sát. Kéo có thể thực hiện qua một khuôn hoặc nhiều khuôn tùy thuộc đường kính phôi ban đầu do và đường kính cuối cùng của sản phẩm dn . Số lần kéo n phải tính sao cho mỗi lần kéo dài không được vượt quá hệ số kéo dài cho phép. a) b) c) Hình 2-23 Sơ đồ kéo và tiết diện sản phẩm kéo. a) Sơ đồ kéo dây b) Tiết diện sản phẩm kéo c) Các phương pháp kéo ống. b) 1. Phôi 2.Sản phẩm 3. Khuôn kéo 4. Lòng khuôn 5. giá kéo. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh 136 )cot1(lg.. 1 1  gf F F FP o  Từ đường kính ban đầu do đến đường kính cuối cùng dn phải kéo qua các khuôn kéo trung gian thì: Lực kéo dây phải đảm bảo đủ lớn để cho kim loại biến dạng và thắng lực ma sát giữa kim loại và khuôn, nhưng lực kéo này phải thỏa mãn điều kiện : Ứng suất tại tiết diện đã ra khỏi khuôn phải nhỏ hơn giới hạn bền cho phép của vật liệu, nếu không sẽ làm đứt dây kim loại khi ra khỏi khuôn kéo. Lực kéo dây có thể xác định theo công thức sau : (N) Trong đó:  - Giới hạn bền của kim loại lấy bằng trị số trung bình giới hạn bền của vật liệu trước và sau khi kéo (N/mm2). Fo, F1 - Tiết diện kim loại trước và sau khi kéo (mm 2) f - Hệ số ma sát giữa vật liệu và khuôn. 3.2.2 Dụng cụ và thiết bị kéo: a. Khuôn kéo: Gồm khuôn kéo I và giá đỡ khuôn II (hình 2- 24) Giá đỡ khuôn chế tạo bằng thép cacbon thông thường và bắt chặt vào máy kéo. Khuôn kéo I chế tạo bằng thép dụng cụ thuộc nhóm thép khuôn dập nguội như CD80, CD120 , 120Cr12, 120Cr12Mo, 30CrMnSiA, hợp kim cứng BK8 hoặc bằng kim cương. Lỗ khuôn chế tạo gồm các phần cơ bản sau: - Vùng 1: Vùng bôi trơn có hình nón góc 90o để kim loại vào và chứa chất bôi trơn. - Vùng 2: Vùng biến dạng có góc nghiêng 2. Khi kéo dây góc  = 10o  12o. Tùy thuộc từng kim loại kéo, chiều dài l2 > d của dây kim loại. - Vùng 3: Vùng định kính là hình trụ để tinh chỉnh lại đường kính dây có chiều dài l3 = 1 / 2 d. - Vùng 4: Vùng ra có góc 60o để dây thoát khỏi khuôn dễ dàng, không bị xước.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfcnghekimloai_5479.pdf