Giáo trình Các phương pháp gia công biến dạng - Chương 3: Các phương pháp gia công biến dạng (Phần 1)

Nội dung text: Giáo trình Các phương pháp gia công biến dạng - Chương 3: Các phương pháp gia công biến dạng (Phần 1)

1. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng Ch−ơng 3 Các ph−ơng pháp gia công biến dạng 3.1. Cán kim loại 3.1.1.Thực chất của quá trình cán Quá trình cán là cho kim loại biến dạng giữa hai trục cán quay ng−ợc chiều nhau có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả làm cho chiều cao phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng. Hình dạng của khe hở giữa hai trục cán quyết định hình dáng của sản phẩm. Quá trình phôi chuyển động qua khe hở trục cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi. Cán không những thay đổi hình dáng và kích th−ớc phôi mà còn nâng cao chất l−ợng sản phẩm. Máy cán có hai trục cán đặt song song với nhau và quay ng−ợc chiều. Phôi có chiều dày lớn hơn khe hở giữa hai trục cán, d−ới tác dụng của lực ma sát, kim loại bị kéo vào giữa hai trục cán, biến dạng tạo ra sản phẩm. Khi cán chiều dày phôi giảm, chiều dài, chiều rộng tăng. D R A α A βC N T A I B T h0 l B h β P 1 A B B A A H.3.1. Sơ đồ cán kim loại Khi cán dùng các thông số sau để biểu thị: • Tỷ số chiều dài (hoặc tỷ số tiết diện) của phôi tr−ớc và sau khi cán gọi là hệ số kéo l F dài: à = 1 = 0 l2 F1 • L−ợng ép tuyệt đối: ∆h = (ho - h1) (mm). • Quan hệ giữa l−ợng ép và góc ăn: ∆h = D(1 - cosα ) (mm). • Sự thay đổi chiều dài tr−ớc và sau khi cán gọi là l−ợng giãn dài: ∆l = l1 - lo • Sự thay đổi chiều rộng tr−ớc và sau khi cán gọi là l−ợng giãn rộng: ∆b = b1 - bo Tr−ờng đại học bách khoa 14
2. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng Cán có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội. Cán nóng có −u điểm: tính dẻo của kim loại cao nên dể biến dạng, năng suất cao, nh−ng chất l−ợng bề mặt kém vì có tồn tại vảy sắt trên mặt phôi khi nung. Vì vậy cán nóng dùng cán phôi, cán thô, cán tấm dày, cán thép hợp kim. Cán nguội thì ng−ợc lại chất l−ợng bề mặt tốt hơn song khó biến dạng nên chỉ dùng khi cán tinh, cán tấm mỏng, dải hoặc kim loại mềm. Điều kiện để kim loại có thể cán đ−ợc gọi là điều kiện cán vào. Khi kim loại tiếp xúc với trục cán thì chúng chịu 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 ⇒ f = tgβ. Vì β là góc ma sát, nên: T/N = tgβ = f Lực N và T có thể chia thành 2 thành phần: nằm ngang và thẳng đứng: Nx = Nsinα Tx = T.cosα = N.f.cosα Ny = P.cosα Ty = T.sinα Thành phần lực thẳng đứng có tác dụng làm kim loại biến dạng, còn thành phần nằm ngang có tác dụng kéo vật cán vào hoặc đẩy ra. Để có thể cán đ−ợc, phải thoả mãn điều kiện: Tx > Nx f.N.cosα > N.sinα ; tgβ > tgα hoặc β >α Nghĩa là hệ số ma sát f phải lớn tg của góc ăn α . Hoặc góc ma sát lớn hơn góc ăn. Khi vật cán đã vào giữa trục cán thì góc ăn nhỏ dần đến khi vật cán đã hoàn toàn vào giữa trục cán thì góc ăn chỉ còn bằng 1/2. Hiện t−ợng này gọi là ma sát thừa. Để đảm bảo điều kiện cán vào cần tăng hệ số ma sát trên bề mặt trục cán. 3.1.2. Sản phẩm cán Sản phẩm cán đ−ợc sử dụng rất rộng rãi trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân nh−: ngành chế tạo máy, cầu đ−ờng, công nghiệp ôtô, máy điện, xây dựng, quốc phòng bao gồm kim loại đen và kim loại màu. Sản phẩm cán có thể phân loại theo thành phần hoá học, theo công dụng của sản phẩm, theo vật liệu Tuy nhiên, chủ yếu ng−ời ta phân loại dựa vào hình dáng, tiết diện ngang của sản phẩm và chúng đ−ợc chia thành 4 loại chính sau: a. Thép hình Là loại thép đa hình đ−ợc sử dụng rất nhiều trong ngành Chế tạo máy, xây dựng, cầu đ−ờng và đ−ợc phân thành 2 nhóm: - Thép hình có tiết diện đơn giản Bao gồm thép có tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, dẹt, lục lăng, tam giác, góc 1 Thép tròn có đ−ờng kíHnh.3 φ.2 .= C 8á cữ l2o0ạ0i t mhémp ,h cìnóh k đhơi nđ ếgniả 3n5. 0 mm. Tr−ờng đại học bách khoa 15
3. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng 2 Thép dây có đ−ờng kính φ = 5 ữ 9 mm và đ−ợc gọi là dây thép, sản phẩm đ−ợc cuộn thành từng cuộn. 3 Thép vuông có cạnh a = 5 ữ 250 mm. 4 Thép dẹt có cạnh của tiết diện: h x b = (4 ữ 60) x (12 ữ 200) mm2. 5 Thép tam giác có 2 loại: cạnh đều và không đều: - Loại cạnh đều: (20 x20 x 20) ữ (200 x 200 x 200). - Loại cạnh không đều: (30 x 20 x 20) x (200 x 150 x 150) - Thép hình có tiết diện phức tạp: Đó là các loại thép có hình chữ I, U, T, thép đ−ờng ray, thép hình đặc biệt. H.3.3. Các loại thép hình phức tạp b. Thép tấm Đ−ợc ứng dụng nhiều trong các ngành chế tạo tàu thuỷ, ô tô, máy kéo, chế tạo máy bay, trong ngày dân dụng. Chúng đ−ợc chia thành 3 nhóm: - Thép tấm dày: S = 4 ữ 60 mm; B = 600 ữ 5.000 mm; L = 4000 ữ 12.000 mm - Thép tấm mỏng: S = 0,2 ữ 4 mm; B = 600 ữ 2.200 mm. - Thép tấm rất mỏng (thép lá cuộn): S = 0,001 ữ 0,2 mm; B = 200 ữ 1.500 mm; L = 4000 ữ 60.000 mm. c. Thép ống Đ−ợc sử dụng nhiều trong các ngàng công nghiệp dầu khí, thuỷ lợi, xây dựng Chúng đ−ợc chia thành 2 nhóm: - ống không hàn: là loại ống đ−ợc cán ra từ phôi thỏi ban đầu có đ−ờng kính φ = 200 ữ 350 mm; chiều dài L = 2.000 ữ 4.000 mm. - ống cán có hàn: đ−ợc chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đó cán để hàn giáp mối với nhau. Loại này đ−ờng kính đạt đến 4.000 ữ 8.000 mm; chiều dày đạt đến 14 mm. d. Thép có hình dáng đặc biệt Thép có hình dáng đặc biệt đ−ợc cán theo ph−ơng pháp đặc biệt: cán bi, cán bánh xe lửa, cán vỏ ô tô và các loại có tiết diện thay đổi theo chu kỳ. Tr−ờng đại học bách khoa 16
4. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng 3.1.3. máy cán a/ Các bộ phận chính của máy cán H.3.5. Sơ đồ máy cán I- nguồin động lực; II- Hệ thống truyền động; III- Giá cán 1: Trục cán; 2: Nền giá cán; 3: Trục truyền; 4: Khớp nối trục truyền; 5: Thân giá cán; 6: Bánh răng chữ V; 7: Khớp nối trục; 8:Giá cán; 9: Hộp phân lực; 10: Hộp giảm tốc; 11: Khớp nối; 12: Động cơ điện Máy cán gồm 3 bộ phận chính dùng để thực hiện quá trình công nghệ cán. - Giá cán: là nơi tiến hành quá trình cán bao gồm: các trục cán, gối, ổ đỡ trục cán, hệ thống nâng hạ trục, hệ thống cân bằng trục,thân máy, hệ thống dẫn phôi, cơ cấu lật trở phôi - Hệ thống truyền động: là nơi truyền mômen cho trục cán, bao gồm hộp giảm tốc, khớp nối, trục nối, bánh đà, hộp phân lực. - Nguồn năng l−ợng: là nơi cung cấp năng l−ợng cho máy, th−ờng dùng các Tr−ờng đại học bách khoa 17
5. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng loại động cơ điện một chiều và xoay chiều hoặc các máy phát điện. b/ Phân loại máy cán - Phân loại theo công dụng: 1 Máy cán phá: dùng để cán phá từ thỏi thép đúc gồm có máy cán phôi thỏi Blumin và máy cán phôi tấm Slabin. 2 Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá và cung cấp phôi cho máy cán hình và máy cán khác. 3 Máy cán hình cỡ lớn: gồm có máy cán ray-dầm và máy cán hình cỡ lớn. 4 Máy cán hình cỡ trung. 5 Máy cán hình cỡ nhỏ (bao gồm cả máy cán dây thép). 6 Máy cán tấm (cán nóng và cán nguội). 7 Máy cán ống. 8 Máy cán đặc biệt. - Phân loại theo cách bố trí giá cán a b. c e d f H.3.6- Phân loại máy cán theo cách bố trí giá cán a-máy cán đơn, b-máy cán một hàng, c-máy cán hai cấp, d-máy cán nhiều cấp, e-máy cán bán liên tục, f-máy cán liên tục. 1 Máy có một giá cán (máy cán đơn a): loại này chủ yếu là máy cán phôi thỏi Blumin hoặc máy cán phôi 2 hoặc 3 trục. 2 Máy cán bố trí một hàng (b) đ−ợc bố trí nhiều lỗ hình hơn. 3 Máy cán bố trí 2 hay nhiều hàng (c, d) có −u điểm là có thể tăng dần tốc độ cán ở các giá sau cùng với sự tăng chiều dài của vật cán. 4 Máy cán bán liên tục (e): nhóm giá cán thô đ−ợc bố trí liên tục, nhóm giá cán tinh đ−ợc bố trí theo hàng. Loại này thông dụng khi cán thép hình cỡ nhỏ. 5 Máy cán liên tục (f): các giá cán đ−ợc bố trí liên tục , mỗi giá chỉ thực hiện một lần cán. Đây là loại máy có hiệu suất rất cao và ngày càng đ−ợc sử dụng rộng rãi. Bộ truyền động của máy có thể tập trung, từng nhóm hay riêng lẻ. Trong máy cán liên tục phải luôn luôn đảm bảo mối quan hệ: F1.v1 = F2.v2 = F3.v3 = F4.v4 = Fn.vn; trong đó F và v là tiết diện của vật cán và vận tốc cán của các giá cán t−ơng ứng. - Phân loại theo số l−ợng và sự bố trí trục cán Tr−ờng đại học bách khoa 18
6. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng 1 Máy cán 2 trục đảo chiều: sau một lần cán thì chiều quay của trục lại đ−ợc quay ng−ợc lại. Loại này th−ờng dùng khi cán phá, cán phôi, cán tấm dày. 2 Máy cán 2 trục không đảo chiều: dùng trong cán liên tục, cán tấm mỏng. 3 Máy cán 3 trục: có loại 3 trục cán có đ−ờng kính bằng nhau và loại 3 trục thì 2 trục bằng nhau còn trục giữa nhỏ hơn gọi là máy cán Layma. 4 Máy cán 4 trục: gồm 2 trục nhỏ làm việc và 2 trục lớn dẫn động đ−ợc dùng nhiều khi cán tấm nóng và nguội. H.3.7. Các loại giá cán a: Giá cán 2 trục; b: giá cán 3 trục; c: Giá cán 3 trục lauta; d: Giá cán 4 trục 5 Máy cán nhiều trục: Dùng để cán ra các loại thép tấm mỏng và cực mỏng. Máy có 6 trục, 12 trục, 20 trục v.v có những máy đ−ờng kính công tác nhỏ đến 3,5 mm để cán ra thép mỏng đến 0,001 mm. 6 Máy cán hành tinh: Loại này có nhiều trục nhỏ tựa vào 2 trục to để làm biến dạng kim loại. Máy này có công dụng là cán ra thành phẩm có chiều dày rất mỏng từ phôi dày; Mỗi một cặp trục nhỏ sau mỗi lần quay làm chiều dày vật cán mỏng hơn một tý. H.3.8. Sơ đồ máy cán hành tinh 1: Lò nung liên tục; 2: Trục cán phá (chủ động); 3: Máy dẫn phôi (dẫn h−ớng); 4: Trục cán hành tinh; 5: Trục tựa; 6: Trục là sản phẩm. Vật cán đi qua nhiều cặp trục nhỏ thì chiều dày mỏng đi rất nhiều. Phôi ban Tr−ờng đại học bách khoa 19
7. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng đầu có kích th−ớc dày S = 50 ữ 125 mm, sau khi qua máy cán hành tinh thì chiều dày sản phẩm có thể đạt tới 1 ữ 2 mm. 7 Máy cán vạn năng: loại này trục cán vừa bố trí thẳng đứng vừa nằm ngang. Máy dùng khi cán dầm chữ I, máy cán phôi tấm 8 Máy cán trục nghiêng: dùng khi cán ống không hàn và máy ép đều ống 3.1.4. Công nghệ cán một số thép thông dụng a/ Cán thép tấm: Cán thép tấm dày: Khi cán thép tấm dùng trục cán trơn, th−ờng qua hai công đoạn: đầu tiên là cán rộng (a), tiếp theo là cán dài (b). Khi cán rộng, phôi đ−a vào theo góc nghiêng so với đ−ờng tâm trục cán, còn khi cán dài phôi đ−ợc đ−a vào thẳng góc. Cán thép tấm dày có thể dùng máy cán hai trục hoặc 3 trục. c d c d b a b a a. b. d a b c a d c b a) Cán rộng b) Cán dài Cán thép tấm mỏng: Có thể cán ở trạng thái nóng hoặc nguội. Cán nóng th−ờng tiến hành trên máy cán liên tục hay bán liên tục có vận tốc đến 15 m/s. Kim loại sau khi cán nóng tiếp tục cán nguội để đ−ợc chiều dày nhỏ hơn. Khi cán nguội th−ờng dùng chất bôi trơn và cán trên máy 2, 3, 5 trục v.v Vì cán nguội tồn tại hiện t−ợng biến cứng nên phải ủ trung gian giữa các lần cán trong lò có môi tr−ờng bảo vệ hoặc lò trung tính. b/ Cán thép hình o 90 o a 90 o 90 90o b c Cán thép hình đơn giản:H.3.9 Quá. Sơ trình đồ cán cán một các số loại thép thép hình hình đơn giản th−ờng qua nhiều lần cán với trụac) cCáánn hthìénph ,tròn các b) b Cán−ớc thécánp vuônthô tgiế cn) Chàán hth véớp ig cócác lỗ hình có biên Tr−ờng đại học bách khoa 20
8. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng dạng khác nhau nh−: lỗ hình vuông, lỗ hình chữ nhật, lỗ hình thoi, lỗ hình ô-van, còn cán tinh, lỗ hình có biên dạng của sản phẩm. Hình sau trình bày sơ đồ cán một số loại thép hình đơn giản. c/ Cán ống: Khi cán ống không có mối hàn (a), phôi ban đầu là thép tròn, máy cán có hai trục cán, mỗi trục có hai phần hình nón cụt ng−ợc nhau, quay cùng chiều và đặt chéo nhau trong không gian một góc ϕ = 4 ữ 6o. Trong quá trình cán, phôi vừa chuyển động quay, vừa chuyển động tịnh tiến dọc trục của nó. ở vùng biến dạng, tâm của phôi bị biến dạng nhiều và chịu ứng suất kéo nén thay đổi liên tục làm xuất hiện các vết nứt và tạo thành lỗ, sau đó lỗ đ−ợc mũi xoáy sửa lại biên dạng. Sau khi cán thô, ống đ−ợc đ−a qua nguyên công tu chỉnh để sửa chính xác đ−ờng kính trong và ngoài. k nhìn theo k 2 3 ϕ 1 H.3.10. Sơ đồ cán ống không có mối hàn 1) Trục cán 2) Mũi xoáy 3) Phôi Khi cán ống có mối hàn, dùng thép tấm cắt thành dải sau đó cán để cuộn thành ống và hàn giáp mối cạnh dọc theo chiều trục của ống. 3.2. Kéo kim loại 3.2.1. Thực chất, đặc điểm và công dụng Thực chất: Kéo sợi là quá trình kéo phôi kim loại qua lổ khuôn kéo làm cho tiết diện ngang của phôi giảm và chiều dài tăng. Hình dáng và kích th−ớc của chi tiết giống lỗ khuôn kéo. Đặc điểm: - Kéo sợi có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội. - Kéo sợi cho ta sản phẩm có độ chính xác cấp 2ữ4 và độ bóng ∇7ữ∇9. Công dụng: - Kéo sợi dùng để chế tạo các thỏi, ống, sợi bằng thép và kim loại màu. - Kéo sợi còn dùng gia công tinh bề mặt ngoài các ống cán có mối hàn và một số công việc khác. 1 2 3 1 2 3 P P Tr−ờng đại học bách 4khoa 21 a) b)
9. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng Khi kéo sợi, phôi (1) đ−ợc kéo qua khuôn kéo (2) với lỗ hình có tiết diện nhỏ hơn tiết diện phôi kim loại và biên dạng theo yêu cầu, tạo thành sản phẩm (3). Đối với kéo ống, khuôn kéo (2) tạo hình mặt ngoài ống còn lỗ đ−ợc sửa đúng đ−ờng kính nhờ lõi (4) đặt ở trong. 3.2.2. Quá trình kéo sợi Tùy theo từng loại kim loại, hình dáng lỗ khuôn, mỗi lần kéo tiết diện có thể giảm xuống 15% ữ 35%. Tỷ lệ giữa đ−ờng kính tr−ớc và sau khi kéo gọi là hệ số kéo d σ dài: K ==0 1+ d1 Pf()1+ cot gα do, d1- đ−ờng kính sợi tr−ớc và sau khi kéo (mm). σ - giới hạn bền của kim loại (N/mm2); α - góc nghiêng của lổ khuôn. p - áp lực của khuôn ép lên kim loại (N/mm2). f - hệ số ma sát. Kéo sợi có thể kéo qua một hoặc nhiều lỗ khuôn kéo nếu tỷ số giữa đ−ờng kính phôi và đ−ờng kính sản phẩm v−ợt quá hệ số kéo cho phép. Số l−ợt kéo có thể đ−ợc tính toán nh− sau: d d d d d d ==0 ;;d 10=d =n−10= 1 k 2 k k 2 n k k n n d 0 lgdd0 − lg n k =⇒nklg =lgd0 −lgdn ; ta có: n = d n lg k Lực kéo sợi phải đảm bảo:- Đủ lớn để thắng lực ma sát giữa kim loại và thành khuôn, đồng thời để kim loại biến dạng. - ứng suất tại tiết diện đã ra khỏi khuôn phải nhỏ hơn giới hạn bền cho phép của vật liệu nếu không sợi sẽ bị đứt. F0 Lực kéo sợi có thể xác định: PF=+σα 1 lg ()1 fgcot (N) F1 σ - Giới hạn bền của kim loại lấy bằnh trị số trung bình giới hạn bền của vật liệu tr−ớc và sau khi kéo. 2 F0, F1 - tiết diện tr−ớc và sau khi kéo (mm ); f - hệ số ma sát giữa khuôn và vật liệu. Kéo sợi dùng để chế tạo các thỏi, ống, sợi bằng thép và kim loại màu có đ−ờng kính từ vài mm đến vài chục mm. Kéo sợi còn dùng gia công tinh bề mặt ngoài ống cán có mối hàn và một số công việc khác. 3.2.3.Dụng cụ và thiết bị kéo sợi a/ Khuôn kéo: Tr−ờng đại học bách khoa 22
10. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng Khuôn kéo sợi gồm khuôn (1) và đế khuôn (2), 12 biên dạng lỗ hình của khuôn gồm 4 phần: đoạn côn (I) là phần làm việc chính của khuôn có góc côn β = 24oữ360 (th−ờng dùng nhất là 260), đoạn côn vào (II) có góc côn β IV II I 90o là nơi để phôi vào và chứa chất bôi trơn, đoạn thẳng III (III) có tác dụng định kính và đoạn côn thoát phôi (IV) có góc côn 600 để sợi ra dể dàng không bị x−ớc. Vật liệu chế tạo khuôn là thép các bon dụng cụ, thép hợp kim hoặc hợp kim cứng, th−ờng dùng các loại Khuôn kéo sau: CD80, CD100, CD130, 30CrTiSiMo, Cr5Mo. 1) Khuôn 2) Đế khuôn b/ Máy kéo sợi Máy kéo sợi có nhiều loại, căn cứ vào ph−ơng pháp kéo có thể chia làm 2 loại: máy kéo thẳng hay máy kéo có tang cuộn. Cũng có thể đ−ợc phân loại theo số l−ợng khuôn kéo, số sợi đ−ợc kéo đồng thời. Máy kéo thẳng dùng khi kéo các sợi hoặc ống có đ−ờng kính lớn không thể cuộn đ−ợc (φ = 6ữ10 mm hoặc lớn hơn). Lực kéo của máy từ 0,2ữ75 tấn, tốc độ kéo 15ữ45 m/ph. tuỳ kết cấu của máy có thể kéo 1 hoăc 3 sản phẩm cùng một lúc. Để tạo chuyển động thẳng có thể dùng xích, vít và êcu, thanh răng và bánh răng, dầu ép v.v Trên hình sau trình bày máy kéo sợi bằng xích sợi đ−ợc kẹp chặt nhờ cơ cấu kẹp (3), đ−ợc kéo nhờ hai xích kéo (4) nối chuyển động với hệ thống dẫn động. 1 2 3 4 H.3.12. Sơ đồ máy kéo sợi kéo thẳng 1) Kim loại 2) Khuôn kéo 3) Cơ cấu kéo 4) Xích kéo Máy kéo sợi có tang cuộn dùng khi kéo sợi dài có thể cuộn tròn đ−ợc. Trên máy kéo một khuôn (a) dùng kéo những sợi hoặc thỏi có φ = 6ữ10 mm. khi tang kéo (5) quay, sợi đ−ợc kéo qua khuôn (2) đồng thời cuộn thành cuộn. Theo tốc độ kéo, tang cấp sợi (1) liên tục quay theo để cấp cho khuôn kéo. Trên máy kéo nhiều khuôn (b), sợi đ−ợc kéo lần l−ợt qua một số khuôn (5 đến 19 khuôn) và nhờ các tang kéo trung gian (4), các ròng rọc căng sợi (3) nên trong quá trình kéo không xẩy ra hiện t−ợng tr−ợt. Máy kéo sợi nhiều khuôn kéo có sự tr−ợt (c) thì các khuôn kéo có tiết diện giảm dần và giữa những khuôn kéo là những con lăn (3). Sự quay của trống (5) đồng thời tạo nên tổng lực kéo của các khuôn. Tr−ờng đại học bách khoa 23
11. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng 1 2 5 a 1 4 3 2 4 5 b. 1 2 3 4 c . H.3.13. Máy kéo có tang cuộn a-Máy kéo một khuôn; b- Máy kéo nhiều khuôn không tr−ợt c- Máy kéo nhiều khuôn có tr−ợt 3.3. ép kim loại 33.3.1. Nguyên lý chung Ep là ph−ơng pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách đẩy kim loại chứa trong buồng ép kín hình trụ, d−ới tác dụng của chày ép kim loại biến dạng qua lỗ khuôn ép có tiết diện giống tiết diện ngang của chi tiết. Trên hình sau trình bày nguyên lý một số ph−ơng pháp ép kim loại: 2 3 4 4 1 1 2 4 3 1 2 3 5 a) b) c) H.3.14. Sơ đồ nguyên lý ép kim loại a, b) ép sợi, thanh b) ép ống 1) Pistông 2) Xi lanh 3) Kim loại 4) Khuôn éo 5) Lõi tạo lỗ Khi ép thanh, thỏi ng−ời ta có thể tiến hành bằng ph−ơng pháp ép thuận hoặc éép nghịch. Với ép thuận (a), khi pistông (1) ép, kim loại trong xi lanh (2) bị ép qua lỗ hhình của khuôn ép (4) chuyển động ra ngoài cùng chiều chuyển động của pistông ép. Với ép nghịch (b), khi pistông (1) ép, kim loại trong xi lanh (2) bị ép qua lỗ hình của Tr−ờng đại học bách khoa 24
12. Giáo trình: Các ph−ơng pháp gia công biến dạng khuôn ép (4) chuyển động ra ngoài ng−ợc chiều chuyển động của pistông ép. Với ép thuận kết cấu đơn giản, nh−ng lực ép lớn vì ma sát giữa kim loại và thành xi lanh làm tăng lực ép cần thiết, đồng thời phần kim loại trong xi lanh không thể ép hết lớn (10ữ12%). ép nghịch lực ép thấp hơn, l−ợng kim loại còn lại trong xi lanh ít hơn (6ữ8%), nh−ng kết cấu ép phức tạp. Sơ đồ hình (c) trình bày nguyên lý ép ống, ở đây lỗ ống đ−ợc tạo thành nhờ lõi (5). Phôi ép có lỗ rỗng để đặt lõi (5), khi pistông (1) ép, kim loại bị đẩy qua khe hở giữa lỗ hình của khuôn (4) và lõi tạo thành ống. S Hệ số ép: à= 0 S1 Trong đó S0, S1 là tiết diện phôi tr−ớc và sau khi ép, thông th−ờng à = 8ữ50. 3.3.2. Khuôn ép: Về kết cấu, khuôn ép có ba dạng: hình côn (a), hình phễu (b) và hình trụ (c). b a c H.3.15. Kết cấu khuôn ép Khuôn ép dạng hình côn, có góc côn thành bên từ 20ữ30o, chiều dài đoạn hình trụ từ 5ữ8 mm, đ−ợc sử dụng nhiều vì kết cấu t−ơng đối đơn giản. Kết cấu hình phểu, kim loại biến dạng đều hơn nh−ng gia công khó khăn, còn kết cấu hình trụ dễ gia công nh−ng kim loại biến dạng qua khuôn khó hơn. Vật liệu chế tạo khuôn là thép hợp kim chứa W, V, Mo, Cr v.v hoặc hợp kim cứng. 3.3.3. Đặc điểm và ứng dụng ép là ph−ơng pháp sản xuất các thanh thỏi có tiết diện định hình có năng suất cao, độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao, trong qua trình ép, kim loại chủ yếu chịu ứng suất nén nên tính dẻo tăng, do đó có thể ép đ−ợc các sản phẩm có tiết diện ngang phức tạp. Nh−ợc điểm của ph−ơng pháp là kết cấu ép phức tạp, khuôn ép yêu cầu chống mòn cao. Ph−ơng pháp này đ−ợc ứng dụng rộng rãi để để chế tạo các thỏi kim loại màu có đ−ờng kính từ 5ữ200 mm, các ống có đ−ờng kính ngoài đến 800 mm, chiều dày từ 1,5ữ8 mm và một số prôfin khác. Tr−ờng đại học bách khoa 25