Giáo trình Cơ khí đại cương

125 trang ngocly 1750

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Cơ khí đại cương", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_co_khi_dai_cuong.pdf

Nội dung text: Giáo trình Cơ khí đại cương

Giỏo trỡnh Cơ khớ đại cương
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 1 Ch−ơng 1 Các khái niệm cơ bản về sản xuất cơ khí 1.1. Các khái niệm về quá trình sản xuất 1.1.1. Sơ đồ quá trình sản xuất cơ khí Kỹ thuật cơ khí là môn học giới thiệu một cách khái quát quá trình sản xuất cơ khí và ph−ơng pháp công nghệ gia công kim loại và hợp kim để chế tạo các chi tiết máy hoặc kết cấu máy. Quá trình sản xuất và chế tạo đó bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau đ−ợc tóm tắt nh− sau: Tài nguyên Quặng, nhiên liệu, thiên nhiên trợ dung Chế tạo vật Luyện kim Thép, gang, đồng, Phi kim liệu nhôm và hợp kim Chế tạo phôi Đúc, cán, rèn dập, hàn Phế phẩm và phế liệu Gia công cắt Tiện, phay, bào, khoan, mài gọt Phế phẩm và phế liệu Xử lý và bảo Nhiệt luyện, hoá vệ nhiệt luyện, mạ, sơn Chi tiết máy H.1.1.Sơ đồ quá trình sản xuất cơ khí đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 2 1.1.2. Quá trình thiết kế Là quá trình khởi thảo, tính toán, thiết kế ra một dạng sản phẩm thể hiện trên bản vẽ kỹ thuật, thuyết minh, tính toán, công trình v.v Đó là quá trình tích luỹ kinh nghiệm, sử dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật để sáng tạo ra những sản phẩm mới ngày càng hoàn thiện. Bản thiết kế là cơ sở để thực hiện quá trình sản xuất, là cơ sở pháp lý để kiểm tra, đo l−ờng, thực hiện các hợp đồng. v.v 1.1.3. Quá trình sản xuất Quá trình sản xuất là quá trình tác động trực tiếp của con ng−ời thông qua công cụ sản xuất nhằm biến đổi tài nguyên thiên nhiên hoặc bán thành phẩm thành sản phẩm cụ thể đáp ứng yêu cầu của xã hội. Quá trình sản xuất th−ờng bao gồm nhiều giai đoạn. Mỗi giai đoạn t−ơng ứng với một công đoạn, một phân x−ỡng hay một bộ phận làm những nhiệm vụ chuyên môn khác nhau. Quá trình sản xuất đ−ợc chia ra các công đoạn nhỏ, theo một quá trình công nghệ. 1.1.4. Qui trình công nghệ QTCN là một phần của quá trình sản xuất nhằm trực tiếp làm thay đổi trạng thái của đối t−ợng sản xuất theo một thứ tự chặt chẽ, bằng một công nghệ nhất định. Ví dụ: QTCN nhiệt luyện nhằm làm thay đổi tính chất vật lý của vật liệu chi tiết nh− độ cứng, độ bền.v.v Các thành phần của quy trình công nghệ bao gồm: a/ Nguyên công: là một phần của quá trình công nghệ do một hoặc một nhóm công nhân thực hiện liên tục tại một chỗ làm việc để gia công chi tiết (hay một nhóm chi tiết cùng gia công một lần). b/ B−ớc: là một phần của nguyên công để trực tiếp làm thay đổi trạng thái hình dáng kỹ thuật của sản phẩm bằng một hay một tập hợp dụng cụ với chế độ làm việc không đổi. Khi thay đổi dụng cụ, thay đổi bề mặt, thay đổi chế độ ta đã chuyển sang một b−ớc mới. c/ Động tác: là tập hợp các hoạt động, thao tác của công nhân để thực hiện nhiệm vụ của b−ớc hoặc nguyên công. 1.1.5. Dạng sản xuất Tuỳ theo quy mô sản xuất, đặc tr−ng về tổ chức, trang bị kỹ thuật và quy trình công nghệ mà có các dạng sản xuất sau: a/ Sản xuất đơn chiếc: là dạng sản xuất mà sản phẩm đ−ợc sản xuất ra với số l−ợng ít và th−ờng ít lặp lại và không theo một quy luật nào. Chủng loại đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 3 mặt hàng rất đa dạng, số l−ợng mỗi loại rất ít vì thế phân x−ởng, nhà máy th−ờng sử dụng các dụng cụ, thiết bị vạn năng. Đây là dạng sản xuất th−ờng dùng trong sửa chữa, thay thế b/ Sản xuất hàng loạt: là dạng sản xuất mà sản phẩm đ−ợc chế tạo theo lô (loạt) đ−ợc lặp đi lặp lại th−ờng xuyên sau một khoảng thời gian nhất định với số l−ợng trong loạt t−ơng đối nhiều (vài trăm đến hàng nghìn) nh− sản phẩm của máy bơm, động cơ điện.v.v Tuỳ theo khối l−ợng, kích th−ớc, mức độ phức tạp và số l−ợng mà phân ra dạng sản xuất hàng loạt nhỏ, vừa và lớn. Trong sản xuất hàng loạt các dụng cụ, thiết bị sử dụng là các loại chuyên môn hoá có kèm cả loại vạn năng hẹp. c/ Sản xuất hàng khối: hay sản xuất đồng loạt là dạng sản xuất trong đó sản phẩm đ−ợc sản xuất liên tục trong một thời gian dài với số l−ợng rất lớn. Dạng sản xuất này rất dể cơ khí hoá và tự động hoá nh− xí nghiệp sản xuất đồng hồ, xe máy, ô tô, xe đạp.v.v 1.1.6. Khái niệm về sản phẩm và phôi a/ Sản phẩm: là một danh từ quy −ớc để chỉ một vật phẩm đ−ợc tạo ra ở giai đoạn cuối cùng của một quá trình sản xuất, tại một cơ sở sản xuất. Sản phẩm có thể là máy móc hoàn chỉnh hay một bộ phận, cụm máy, chi tiết dùng để lắp ráp hay thay thế. b/ Chi tiết máy: là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật của máy nh− bánh răng, trục cơ, bi v.v c/ Phôi: còn gọi là bán thành phẩm là danh từ kỹ thuật đ−ợc quy −ớc để chỉ vật phẩm đ−ợc tạo ra từ một quá trình sản xuất này chuyển sang một quá trình sản xuất khác. Ví dụ: sản phẩm đúc có thể là chi tiết đúc (nếu đem dùng ngay) có thể là phôi đúc nếu nó cần gia công thêm (cắt gọt, nhiệt luyện, rèn dập ) tr−ớc khi dùng. Các phân x−ởng chế tạo phôi là đúc, rèn, dập, hàn, gò, cắt kim loại v.v 1.1.7. Khái niêm về cơ cấu máy và bộ phận máy a/ Bộ phận máy: đây là một phần của máy, bao gồm 2 hay nhiều chi tiết máy đ−ợc liên kết với nhau theo những nguyên lý máy nhất định (liên kết động hay liên kết cố định) nh− hộp tốc độ, mayơ xe đạp v.v b/ Cơ cấu máy: đây là một phần của máy hoặc bộ phận máy có nhiện vụ nhất định trong máy. Ví dụ: Đĩa, xích, líp của xe đạp tạo thành cơ cấu chuyển động xích trong xe đạp. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 4 1.2. Khái niệm về chất l−ợng bề mặt của sản phẩm Chất l−ợng bề mặt của các chi tiết máy đóng một vài trò rất quan trọng cho các máy móc thiết bị có khả năng làm việc chính xác để chịu tải trọng, tốc độ cao, áp lực lớn, nhiệt độ.v.v Nó đ−ợc đánh giá bởi độ nhẵn bề mặt và tính chất cơ lý của lớp kim loại bề mặt. 1.2.1. Độ nhẵn bề mặt (nhám) Bề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý t−ởng nh− trên bản vẽ mà có độ nhấp nhô. Những nhấp nhô này là do vết dao để lại, của L rung động trong quá trình cắt.v.v y Độ bóng bề mặt là độ nhấp nhô tế Đ−ờng đỉnh Rmax y 1 h1 h3 h5 vi của lớp bề mặt (H.1.2) gồm độ lồi lõm, h10 h9 x độ sóng, độ bóng (nhám). Để đánh giá độ 0 h h h4 6 y nhấp nhô bề mặt sau khi gia công ng−ời 2 n Đ−ờng đáy ta dùng hai chỉ tiêu đó là Ra và Rz (àm). H.1.2. Độ nhám bề mặt chi tiết TCVN 2511- 95 cũng nh− ISO quy định 14 cấp độ nhám đ−ợc ký hiệu √ kèm theo các trị số. • Ra là sai lệch trung bình số học các khoảng cách từ những điểm của profil đo đ−ợc đến đ−ờng trung bình ox đo theo ph−ơng vuông góc với đ−ờng trung bình của độ nhấp nhô tế vi trên chiều dài chuẩn L. Ta có thể tính: L 1 1 1 n Ra = ∫ ydx → Ra = ()y1 + y2 + y3 + + yn = ∑ yi . L 0 n n i=1 • Rz là chiều cao nhấp nhô tế vi trên chiều dài chuẩn L với giá trị trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của chiều cao 5 đỉnh cao nhất h1, h3, h5, h7, h9 và chiều sâu của 5 đáy thấp nhất h2, h4, h6, h8, h10 của profin trong khoảng chiều dài chuẩn. (h + h + Λ + h )− (h + h + Λ + h ) R = 1 2 9 2 4 10 . z 5 2,5 Rz20 Từ cấp 6 ữ 12, chủ yếu dùng Ra, b/ còn đối với các cấp 1 ữ 5 và 13 ữ 14 a/ H.1.3. Ký hiệu độ bóng dùng Rz. khi ghi trên bản vẽ độ bóng đ−ợc thể hiện nh− H.1.3 a/ Ký hiệu độ bóng theo Ra b/ Ký hiệu độ bóng theo R Z Trong thực tế sản xuất, tuỳ theo các ph−ơng pháp gia công khác nhau ta có các cấp độ bóng khác nhau. Ví dụ: • Bề mặt rất thô, thô đạt cấp 1 ữ 3 (Rz = 320 ữ 40): đúc, rèn đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 5 • Gia công nửa tinh và tinh đạt cấp 4ữ6 (Rz = 40ữ10, Ra = 2,5): tiện, phay, khoan. • Gia công tinh đạt cấp 6 ữ 8 (Ra = 2,5 ữ 0,32): khoét, doa, mài. Các giá trị thông số độ nhám bề mặt (TCVN 2511 - 78) Cấp Trị số nhám (àm) Chiều dài Ph−ơng pháp Ưng dụng độ Ra Rz chuẩn gia công nhám L(mm) 1 - 320 - 160 8 Tiện thô, c−a, Các bề mặt không tiếp 2 - 160 - 80 8 dũa, khoan xúc, không quan trọng: 3 - 80 - 40 8 giá đỡ, chân máy v.v 4 - 40 - 20 2,5 Tiện tinh, dũa Bề mặt tiếp xúc tĩnh, 5 - 20 - 10 2,5 tinh, phay động, trục vít, b. răng 6 2,5-1,25 - 2,5 Doa, mài, đánh Bề mặt tiếp xúc động: 7 1,25-0,63 - 0,8 bóng v.v mặt răng, mặt pittông, 8 0,63-0,32 - 0,8 xi lanh, chốt v.v 9 0,32-0,16 - 0,8 Mài tinh mỏng, Bề mặt mút, van, bi, con 10 0,16-0,08 - 0,25 nghiền, rà, gia lăn, dụng cụ đo, căn 11 0,08-0,04 - 0,25 công đặc biệt, mẫu v.v 12 0,04-0,02 - 0,25 ph. pháp khác 13 - 0,1 - 0,05 0,08 Bề mặt làm việc chi tiết 14 - 0,05 - 0,025 0,08 chính xác, dụng cụ đo 1.2.2. Tính chất cơ lý của lớp bề mặt sản phẩm Tính chất cơ lý của lớp bề mặt gồm cấu trúc tế vi bề mặt, độ cứng tế vi, trị số và dấu của ứng suất d− bề mặt. Chúng ảnh h−ởng nhiều đến tuổi thọ của chi tiết máy. Cấu trúc tế vi và tính chất cơ lý của lớp bề mặt chi tiết sau gia công đ−ợc giới thiệu trên H.1.4: • Mặt ngoài bị phá huỷ (1) do chịu lực ép và ma sát khi cắt gọt, nhiệt độ tăng cao. Ngoài cùng là màng khí hấp thụ dày khoảng 2ữ3 ăngstron (1Ă = 10- 8cm), nó hình thành khi tiếp xúc với không khí và mất đi khi bị nung nóng. Sau đó là lớp bị ôxy hoá dày khoảng (40 ữ 80)Ă. • Lớp cứng nguội (2) là lớp kim loại bị biến dạng dẻo có chiều dày khoảng 50.000Ă, với độ cứng cao thay đổi giảm dần từ ngoài vào, làm tính chất cơ lý thay đổi. Kim loại cơ bản từ vùng (3) trở vào. 1 2 HB 1- Mặt ngoài bị phá huỷ 2- Lớp cứng nguội 3 3- Kim loại cơ bản h- Chiều sâu kim loại HB- Độ cứng h H.1.4. Tính chất cơ lý lớp bề mặt đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 6 1.3. Khái niệm về độ chính xác gia công cơ khí 1.3.1. Khái niệm về độ chính xác gia công Độ chính xác gia công của chi tiết máy là đặc tính quan trọng của ngành cơ khí nhằm đáp ứng yều cầu của máy móc thiết bị cần có khả năng làm việc chính xác để chịu tải trọng, tốc độ cao, áp lực lớn, nhiệt độ v.v Độ chính xác gia công là mức độ chính xác đạt đ−ợc khi gia công so với yêu cầu thiết kế. Trong thực tế độ chính xác gia công đ−ợc biểu thị bằng các sai số về kích th−ớc, sai lệch về hình dáng hình học, sai lệch về vị trí t−ơng đối giữa các yếu tố hình học của chi tiết đ−ợc biểu thị bằng dung sai. Độ chính xác gia công còn phần nào đ−ợc thể hiện ở hình dáng hình học lớp tế vi bề mặt. Đó là độ bóng hay độ nhẵn bề mặt, còn gọi là độ nhám. 1.3.2. Dung sai a/ Khái niệm Khi chế tạo một sản phẩm, không thể thực hiện kích th−ớc, hình dáng, vị trí chính xác một cách tuyệt đối để có sản phẩm giống hệt nh− mong muốn và giống nhau hàng loạt, vì việc gia công phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách quan nh− độ chính xác của dụng cụ, thiết bị gia công, dụng cụ đo, trình độ tay nghề của công nhân v.v Do đó mọi sản phẩm khi thiết kế cần tính đến một sai số cho phép sao cho đảm bảo tốt các yêu cầu kỹ thuật, chức năng làm việc và giá thành hợp lý. Dung sai đặc tr−ng cho độ chính xác yêu cầu của kích th−ớc hay còn gọi là độ chính xác thiết kế và đ−ợc ghi kèm với kích th−ớc danh nghĩa trên bản vẽ kỹ thuật. Trị số dung sai kích th−ớc (IT- àm) D (d) > 3 > 6 > 10 > 18 > 30 > 50 > 80 > 120 >180 Cấp ≤ 3 ữ ữ ữ ữ ữ ữ ữ ữ ữ chính 6 10 18 30 50 80 120 180 250 xác 5 4 6 8 8 9 11 13 15 18 20 6 6 8 9 11 13 16 19 22 25 29 7 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 8 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 9 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 10 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 11 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 12 100 120 150 180 210 250 300 350 400 460 D (d) - Kích th−ớc danh nghĩa của chi tiết. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 7 b/ Dung sai kích th−ớc Dung sai kích th−ớc là sai số cho phép giữa kích th−ớc đạt đ−ợc sau khi gia công và kích th−ớc danh nghĩa. Đó là hiệu giữa kích th−ớc giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất hoặc hiệu đại số giữa sai lệch trên và sai lệch d−ới. Trên H.1.5. biểu diễn dung sai kích th−ớc lỗ và trục: t l ES es T T I I EI ei max min D min d max D d D d a/ Dung sai kích th−ớc lỗ b/ Dung sai kích th−ớc trục H.1.5. Dung sai kích th−ớc trục và lỗ Theo TCVN 2244 - 99 cũng nh− ISO ký hiệu chữ in hoa dùng cho lỗ, ký hiệu chữ th−ờng dùng cho trục. Trong đó: D (d): Kích th−ớc danh nghĩa, sử dụng theo kích th−ớc trong dãy −u tiên của TCVN 192 - 66. - Dmax, dmax: kích th−ớc giới hạn lớn nhất. - Dmin, dmin: kích th−ớc giới hạn nhỏ nhất. - ES = Dmax - D, es = dmax - d : sai lệch trên. - EI = Dmin - D, ei = dmin - d : sai lệch d−ới. - ITl = Dmax - Dmin = ∆D = ES - EI : khoảng dung sai của lỗ. - ITt = dmax - dmin = ∆d = es - ei : khoảng dung sai của trục. Dung sai lắp ghép là tổng dung sai của lỗ và trục. c/ Miền dung sai Lỗ là tên gọi đ−ợc dùng để ký hiệu các bề mặt trụ trong các chi tiết. Theo ISO và TCVN miền dung sai của lỗ đ−ợc ký hiệu bằng một chữ in hoa A, B, C , ZA, ZB, ZC (ký hiệu sai lệch cơ bản) và một số (ký hiệu cấp chính xác), trong đó có lỗ cơ sở có sai lệch cơ bản H với EI = 0 (Dmin= D), cấp chính xác JS có các sai lệch đối xứng (| ES = EI ). Trục là tên gọi đ−ợc dùng để ký hiệu các bề mặt trụ ngoài bị bao của chi tiết. Miền dung sai của trục đ−ợc ký hiệu bằng chữ th−ờng a, b, c , za, zb, zc; trong đó trục cơ bản có cấp chính xác h với ei = 0 (dmax= d), cấp chính xác js có các sai lệch đối xứng ( es = ei ). Tri số dung sai và sai lệch cơ bản xác định miền dung sai. Miền dung sai của trục và lỗ đ−ợc trình bày trên H.1.6: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 8 H.1.6. Vị trí các miền dung sai của Trục và Lỗ Mỗi kích th−ớc đ−ợc ghi gồm 2 phần: kích th−ớc danh nghĩa và miền dung sai. Trên bản vẽ chế tạo ghi kích th−ớc danh nghĩa và giá trị các sai lệch. Ví dụ: trên bản thiết kế ghi φ20H7, φ40g6 còn trên bản vẽ chế tạo ghi kích th−ớc +0,021 −0009, t−ơng ứng (tra bảng): φ20 , φ40−0025, d/ Sai số hình dáng và vị trí Sai số hình dáng hình học là những sai lệch về hình dáng hình học của sản phẩm thực so với hình dáng hình học khi thiết kế nh− độ thẳng, độ phẳng, độ côn Sai số hình dáng hình học Sai số vị trí t−ơng đối các bề mặt TT Tên gọi Ký hiệu TT Tên gọi Ký hiệu 1 Dung sai độ thẳng 1 Dung sai độ song song 2 Dung sai độ phẳng 2 Dung sai độ vuông góc 3 Dung sai độ tròn 3 Dung sai độ đồng tâm 4 Dung sai độ đối xứng 4 Dung sai độ trụ 5 Dung sai độ giao nhau 6 D. sai độ đảo mặt đầu 7 D. sai độ đảo h−ớng kính đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 9 Sai lệch vị trí t−ơng đối là sự sai lệch vị trí thực của phần tử đ−ợc khảo sát so với vị trí danh nghĩa nh− độ không song song, độ không vuông góc, độ không đồng tâm, độ đảo v.v Các ký hiệu và ví dụ cách ghi các sai lệch này trên bảng trên. đ/ Cấp chính xác Cấp chính xác đ−ợc qui định theo trị số từ nhỏ đến lớn theo mức độ chính xác kích th−ớc. TCVN và ISO chia ra 20 cấp chính xác đánh số theo thứ tự độ chính xác giảm dần là 01, 0, 1, 2, 15, 16, 17, 18. Trong đó: • Cấp 01 ữ cấp 1 là các cấp siêu chính xác. • Cấp 1 ữ cấp 5 là các cấp chính xác cao, cho các chi tiết chính xác, dụng cụ đo. • Cấp 6 ữ cấp 11 là các cấp chính xác th−ờng, áp dụng cho các mối lắp ghép. • Cấp 12 ữ cấp 18 là các cấp chính xác thấp, dùng cho các kích th−ớc tự do (không lắp ghép). 1.3.3. Lắp ghép và ph−ơng pháp lắp ghép a/ Hệ thống lắp ghép • Hệ thống lỗ: là hệ thống lắp ghép lấy lỗ làm chuẩn, ta chọn trục để có các kiểu lắp khác nhau; miền dung sai ký hiệu bằng chữ in hoa; tại miền dung sai lỗ cơ bản H có ES > 0, còn EI = 0. Hệ thống lỗ th−ờng đ−ợc sử dụng nhiều hơn hệ thống trục. • Hệ thống trục: là hệ thống lắp ghép lấy trục làm chuẩn, ta chọn lỗ để có các kiểu lắp khác nhau; miền dung sai ký hiệu bằng chữ th−ờng; miền dung sai trục cơ bản h có es = 0, còn ei < 0. b/ Ph−ơng pháp lắp ghép Lắp lỏng: là ph−ơng pháp lắp ghép mà kích th−ớc trục luôn luôn nhỏ hơn kích th−ớc của lỗ, giữa 2 chi tiết lắp ghép có độ hở, chúng có thể chuyển động t−ơng đối với nhau nên dùng các mối lắp ghép có truyền chuyển động quay hay tr−ợt. Dạng lắp ghép này, theo TCVN lỗ có miền dung sai A, B, G, H hoặc các trục có miền dung sai a, b, g, h. Lắp chặt: là ph−ơng pháp lắp ghép mà kích th−ớc trục luôn luôn lớn hơn kích th−ớc lỗ. Khi lắp ghép giữa 2 chi tiết có độ dôi nên cần có lực ép chặt hoặc gia công nhiệt cho lỗ (hoặc trục), th−ờng dùng cho các mối lắp ghép có truyền lực. Dạng lắp ghép này, theo TCVN lỗ có miền dung sai P, R, , ZC hoặc các trục có miền dung sai p, r, , zc. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 10 Lắp trung gian: là loại lắp + 0,021 ghép mà tuỳ theo kích th−ớc của lỗ φ25 H7 + 0,028 và kích th−ớc trục mối lắp có thể có φ25 + 0,015 độ hở hoặc độ dôi. Giữa 2 chi tiết e8 lắp ghép có thể có độ hở rất nhỏ hoặc độ dôi rất nhỏ. Khi lắp có thể a/ b/ ép nhẹ để có mối lắp. Dạng lắp ghép này, theo TCVN lỗ có miền dung H.1.7. Sơ đồ và cách ghi ký hiệu lắp ghép sai J , K, M, N hoặc các trục có a/ Cách ghi ký hiệu trên bản vẽ thiết kế S b/ Cách ghi ký hiệu trên bản vẽ lắp miền dung sai js, k, m, n. 1.3.4. Ph−ơng pháp đo và dụng cụ đo a/ Ph−ơng pháp đo Tuỳ theo nguyên lý làm việc của dụng cụ đo, cách xác định giá trị đo, ta có các ph−ơng pháp đo sau: • Đo trực tiếp: là ph−ơng pháp đo mà giá trị của đại l−ợng đo đ−ợc xác định trực tiếp theo chỉ số hoặc số đo trên dụng cụ đo: Đo trực tiếp tuyệt đối dùng đo trực tiếp kích th−ớc cần đo và giá trị đo đ−ợc nhận trực tiếp trên vạch chỉ thị của dụng cụ. Đo trực tiếp so sánh dùng để xác định trị số sai lệch của kích th−ớc so với mẫu chuẩn. Giá trị sai số đ−ợc xác định bằng phép cộng đại số kích th−ớc mẫu chuẩn với trị số sai lệch đó. • Đo gián tiếp: dùng để xác định kích th−ớc gián tiếp qua các kết quả đo các đại l−ợng có liên quan đến đại l−ợng đo. • Đo phân tích (từng phần): dùng xác định các thông số của chi tiết một cách riêng biệt, không phụ thuộc vào nhau. b/ Dụng cụ đo Các loại dụng cụ đo th−ờng gặp là các loại th−ớc: th−ớc thẳng, th−ớc cuộn, th−ớc dây, th−ớc lá, th−ớc cặp, th−ớc đo góc, compa, panme, đồng hồ so, calíp, căn mẫu Các loại thiết bị đo tiên tiến th−ờng dùng nh−: đầu đo khí nén, đầu đo bằng siêu âm hoặc laze, thiết bị quang học, thiết bị đo bằng điện hoặc điện tử v.v • Th−ớc lá: có vạch chia đến 0,5 hoặc 1mm có độ chính xác thấp khoảng ±0,5mm. • Th−ớc cặp: là dụng cụ đo vạn năng để đo các kích th−ớc có giới hạn và ngắn nh− chiều dài, chiều sâu, khoảng cách, đ−ờng kính lỗ v.v với độ chính xác khoảng ± (0,02ữ0,05)mm. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 11 • Panme: dùng đo đ−ờng kính ngoài, lỗ, rãnh với độ chính xác cao, có thể đạt ±(0,005ữ0,01)mm. Panme chỉ đo đ−ợc kích th−ớc giới hạn. Ví dụ panme ghi 0 - 25 chỉ đo đ−ợc kích th−ớc ≤ 25mm. • Calíp - căn mẫu: là loại dụng cụ kiểm tra dùng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối để kiểm tra kích th−ớc giới hạn các sản phẩm đạt yêu cầu hay không. • Đồng hồ so: có độ chính xác đến ± 0,01mm, dùng kiểm tra sai số đo so với kích th−ớc chuẩn bằng bàn rà, bàn gá chuẩn nên có thể kiểm tra đ−ợc nhiều dạng bề mặt. Dùng đồng hồ so có thể xác định đ−ợc độ không song song, độ không vuông góc, độ đồng tâm, độ tròn, độ phẳng, độ thẳng, độ đảo v.v • D−ỡng: chỉ dùng kiểm tra một kích th−ớc hoặc hình dáng. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 12 Ch−ơng 2 Vật liệu dùng trong cơ khí 2.1. Tính chất chung của kim loại và hợp kim Kim loại và hợp kim đ−ợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để chế tạo các chi tiết máy. Mỗi loại chi tiết máy phải có những tính năng kỹ thuật khác nhau để phù hợp với điều kiện làm việc. Muốn vậy phải nắm đ−ợc các tính chất cơ bản của chúng sau đây: 2.1.1. Cơ tính Cơ tính là đặc tr−ng cơ học biểu thị khả năng của kim loại hay hợp kim khi chịu tác dụng của các tải trọng. Chúng đặc tr−ng bởi: a/ Độ bền: là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Độ bền đ−ợc ký hiệu σ. Tuỳ theo các dạng khác nhau của ngoại lực ta có các loại độ bền: độ bền kéo (σk); độ bền uốn (σu); độ bền nén (σn). Giá trị độ bền kéo tính theo công thức : F P 2 P(N) 0 P(N) σ k = (N/mm ). F0 H.2.1.Sơ đồ mẫu đo độ bền kéo Tại thời điểm khi P đạt đến giá trị nào đó làm cho thanh kim loại có F0 bị đứt sẽ ứng với giới hạn bền kéo của vật liệu đó. T−ơng tự ta sẽ có giới hạn bền uốn và bền nén. b/ Độ cứng: là khả năng chống lún của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực. Nếu cùng một giá trị lực nén, lõm biến dạng trên mẫu đo càng lớn, càng sâu thì độ cứng của mẫu đo càng kém. Độ cứng đ−ợc đo bằng cách dùng tải trọng ấn viên bi bằng thép cứng hoặc mủi côn kim c−ơng hoặc mũi chóp kim c−ơng lên bề mặt của vật liệu muốn thử, đồng thời xác định kích th−ớc vết lõm in trên bề mặt vật liệu đo. Có các loại độ cứng Brinen; độ cứng Rôcoen; độ cứng Vicke. • Độ cứng Brinen: dùng tải trọng P (đối với thép và gang P = 30D2) để ấn viên bi bằng thép đã nhiệt luyện, có đ−ờng kính D (D = 10; 5; 0,25 mm) lên bề mặt vật liệu muốn thử (H.2.2.a). Độ cứng Brinen đ−ợc tính theo công thức: P HB = (kG/mm2). F ở đây, F - diện tích mặt cầu của vết lõm (mm2). đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 13 Độ cứng Brinen dùng đo vật liệu có độ cừng thấp ( 4500 N/mm2). Chọn thang đo độ cứng Brinen - Rôcoen Độ cứng Thang đo Mũi thử Tải trọng Ký hiệu độ Giới hạn cho Brinen Rôcoen chính P (N) cứng Rôcoen phép thang HB (màu) Rôcoen 60ữ230 B (đỏ) Viên bi thép 1000 HRB 25ữ100 230ữ700 C (đen) Viên bi thép 1500 HRC 20ữ67 > 700 A (đen) Mũi kim c−ơng 600 HRA > 70 • Độ cứng Vicke (HV) dùng mũi đo 1 (hình chóp góc vát α = 1360) bằng kim c−ơng (H.2.2.c) dùng đo cho vật liệu mềm, vật liệu cứng và vật liệu có độ cứng nhờ lớp mỏng của bề mặt đã đ−ợc thấm than, thấm nitơ.v.v P HV = 18544, . d 2 Trong đó d - đ−ờng chéo của vết lõm (mm); P- tải trọng (kg). c/ Tính dẻo: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại và hợp kim khi chịu tác dụng của ngoại lực. Khi thử mẫu nó đ−ợc thể hiện qua độ dãn dài t−ơng đối (δ%) là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa l−ợng dãn dài sau khi kéo và chiều dài ban đầu: ll− δ = 10*100% . l0 ở đây l1 và l2 - độ dài mẫu tr−ớc và sau khi kéo (mm). Vật liệu có (δ%) càng lớn thì càng dẻo và ng−ợc lại. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 14 d/ Độ dai va chạm (ak): Có những chi tiết máy làm việc th−ờng chịu các tải trọng tác dụng đột ngột (tải trọng va đập). Khả năng chịu đựng các tải trọng đó mà không bị phá huỷ của vật liệu gọi là độ dai va chạm. A a = (J/mm2). k F Trong đó: A - công sinh ra khi va đập làm gảy mẫu (J); F - diện tích tiết diện mẫu (mm2). 2.1.2. Lý tính Lý tính là những tính chất của kim loại thể hiện qua các hiện t−ợng vật lý khi thành phần hoá học của kim loại đó không bị thay đổi. Nó đ−ợc đặc tr−ng bởi: khối l−ợng riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính dãn nở, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện và từ tính 2.1.3. Hoá tính Hoá tính là độ bền của kim loại đối với những tác dụng hoá học của các chất khác nh− ôxy, n−ớc, axít v.v mà không bị phá huỷ. a/ Tính chịu ăn mòn: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn các môi tr−ờng xung quanh. b/ Tính chịu nhiệt: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của ôxy trong không khí ở nhiệt độ cao. c/ Tính chịu axít: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của axít. 2.1.4. Tính công nghệ Tính công nghệ là khả năng của kim loại và hợp kim cho phép gia công theo ph−ơng pháp nào là hợp lý. Chúng đ−ợc đặc tr−ng bởi: a/ Tính đúc: đ−ợc đặc tr−ng bởi độ chảy loãng, độ co, độ hoà tan khí và tính thiên tích. Độ chảy loãng càng cao thì càng dể đúc; độ co, độ hoà tan khí và tính thiên tích càng lớn thì càng khó đúc. b/ Tính rèn: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực để tạo thành hình dạng của chi tiết mà không bị phá huỷ. Thép dễ rèn vì có tính dẻo cao, gang không rèn đ−ợc vì dòn; đồng, chì rất dễ rèn. c/ Tính hàn: là khả năng tạo sự liên kết giữa các chi tiết hàn. Thép dễ hàn, gang, nhôm, đồng khó hàn. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 15 2.2. Thép 2.2.1. Thép cácbon a/ Khái niệm chung về thép cácbon Thép cácbon là hợp chất của Fe-C với hàm l−ợng cácbon nhỏ hơn 2,14%. Ngoài ra trong thép cácbon còn chứa một l−ợng tạp chất nh− Si, Mn, S, P Cùng với sự tăng hàm l−ợng cácbon, độ cứng và độ bền tăng lên còn độ dẻo và độ dai lại giảm xuống. Si, Mn là những tạp chất có lợi còn S và P thì có hại vì gây nên dòn nóng và dòn nguội nên cần hạn chế 0,50%. b/ Phân loại theo công dụng • Thép cácbon chất l−ợng th−ờng: loại này cơ tính không cao, chỉ dùng để chế tạo các chi tiết máy, các kết cấu chịu tải trọng nhỏ. Th−ờng dùng trong ngành xây dựng, giao thông. Nhóm thép thông dụng này hiện chiếm tới 80% khối l−ợng thép dùng trong thực tế, th−ờng đ−ợc cung cấp ở dạng qua cán nóng (tấm, thanh, dây, ống, thép hình: chữ U, I, thép góc, ). Nhóm thép này có các mác thép sau: 2 Mác thép Mác thép σk (kG/mm ) σ0,2 δ (%) LX VN (kG/mm2) CT0 CT31 ≥ 31 - 20 CT1 CT33 32ữ42 - 31 CT2 CT34 34ữ44 20 29 CT3 CT38 38ữ49 21 23 CT4 CT42 42ữ54 24 21 CT5 CT51 50ữ64 26 17 CT6 CT61 ≥ 60 30 12 đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 16 Theo TCVN 1765-75 nhóm thép này đ−ợc ký hiệu bằng chử CT với con số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu. • Thép cácbon kết cấu: là loại thép có hàm l−ợng tạp chất S, P rất nhỏ, củ thể: S ≤ 0,04%, P ≤ 0,035%, tính năng lý hoá tốt thuận tiện, hàm l−ợng cácbon chính xác và chỉ tiêu cơ tính rõ ràng. Theo TCVN 1766-75, nhóm thép này đ−ợc ký hiệu bằng chữ C với con số chỉ l−ợng cácbon trung bình theo phần vạn. Ví dụ: thép C40 là thép cácbon kết cấu với l−ợng cácbon trung bình là 0,40%. Thép cácbon kết cấu dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu lực cao nh− các loại trục, bánh răng, lò xo v.v Loại này th−ờng đ−ợc cung cấp d−ới dạng bán thành phẩm với các mác thép sau: C08, C10, C15, C20, C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60 C65, C70, C80, C85. • Thép cácbon dụng cụ: là loại thép có hàm l−ợng cácbon cao (0,70ữ1,3%), có hàm l−ợng tạp chất P và S thấp (< 0,025%). Thép cácbon dụng cụ tuy có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện nh−ng chịu nhiệt thấp nên chỉ dùng lamf các dụng cụ nh− đục, dũa hay các loại khuôn dập, các chi tiết cần độ cứng cao. Theo TCVN 1822-76, nhóm thép này đ−ợc ký hiệu bằng chữ CD với con số chỉ l−ợng cácbon trung bình theo phần vạn. Ví dụ: CD70 là thép cácbon dụng cụ với 0,70% C. Loại thép này gồm các mác thép: CD70, CD80, CD90, CD130 t−ơng đ−ơng với thép Liên xô là: Y7, Y8, Y9, Y13. • Thép cácbon có công dụng riêng: Thép đ−ờng ray cần có độ bền và khả năng chịu mài mòn cao đó là loại thép cácbon chất l−ợng cao có hàm l−ợng C và Mn cao (0,50ữ0,8% C, 0,6ữ1,0% Mn). Ray hỏng có thể dùng để chế tạo các chi tiết và dụng cụ nh− đục, dao, nhíp, dụng cụ gia công gỗ, Dây thép các loại: dây thép cácbon cao và đ−ợc biến dạng lớn khi kéo nguội (d = 0,1 mm), giới hạn bền kéo có thể đạt đến 400ữ450 kG/mm2. Dây thép cácbon thấp th−ờng đ−ợc mạ kẽm hoặc thiếc dùng làm dây điện thoại và trong sinh hoạt. Dây thép có thành phần 0,5ữ0,7% C dùng để cuốn thành các lò xo tròn. Trong kỹ thuật còn dùng các loại dây cáp có độ bền cao đ−ợc bện từ các sợi dây thép nhỏ. Thép lá để dập nguội: có hàm l−ợng cácbon và Si nhỏ (0,05ữ0,2% C và 0,07ữ0,17% Si). Để tăng khả năng chống ăn mòn trong khí quyển, các tấm thép lá mỏng có thể đ−ợng tráng Sn (gọi là sắt tây) hoặc tráng Zn (gọi là tôn tráng kẽm). 2.2.2.Thép hợp kim a/ Khái niệm về thép hợp kim Thép hợp kim là loại thép mà ngoài sắt, cácbon và các tạp chất ra, ng−ời ta còn cố ý đ−a vào các nguyên tố đặc biệt với một l−ợng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của thép để hợp với yêu cầu sử dụng. Các nguyên tố đ−a đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 17 vào gọi là nguyên tố hợp kim th−ờng gặp là: Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Nb, Cu, vói hàm l−ợng nh− sau: Mn: 0,8 - 1,0%; Si: 0,5 - 0,8%; Cr: 0,2 - 0,8%; Ni: 0,2 - 0,6%; W: 0,1 - 0,6%; Mo: 0,05 - 0,2; Ti, V, Nb, Cu > 0,1%; B > 0,002%. Trong thép hợp kim, l−ợng chứa các tạp chất có hại nh− S, P và các khí ôxy, hyđrô, nitơ là rất thấp so với thép cácbon. Về cơ tính thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn so với thép cácbon dặc biệt là sau khi nhiệt luyện. Về tính chịu nhiệt: Thép hợp kim giữ đ−ợc độ cứng cao và tính chống dão tới 6000C (trong khi thép cácbon chỉ đến 2000C), tính chống ôxy hoá tới 800-10000C. Về các tính chất vật lý và hoá học đặc biệt: thép cácbon bị gỉ trong không khí, bị ăn mòn mạnh trong các môi tr−ờng axit, bazơ và muối, Nhờ hợp kim hoá mà có thể tạo ra thép không gỉ, thép có tính giãn nở và đàn hồi đặc biệt, thép có từ tính cao và thép không có từ tính, b/ Phân loại thép hợp kim Có nhiều cách phân loại thép hợp kim nh−ng đơn giản và thông dụng nhất là phân loại theo công dụng: a/ Thép hợp kim kết cấu Trên cơ sở là thép cácbon kết cấu cho thêm các nguyên tố hợp kim. Thép hợp kim kết cấu có hàm l−ợng cácbon khoảng 0,1ữ0,85% và l−ợng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp. Thép này phải qua thấm than rồi nhiệt luyện cơ tính mới cao. Loại thép này đ−ợc dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao, cần độ cứng, độ chịu mài mòn, hoặc cần tính đàn hồi cao v.v Các mác thép hợp kim kết cấu th−ờng gặp: 15Cr, 20Cr, 40Cr, 20CrNi, 12Cr2Ni4, 35CrMnSi; các loại có hàm l−ợng cácbon cao dùng làm thép lò xo nh− 50Si2, 60Si2CrA v.v Ký hiệu mác thép biểu thị chữ số đầu là hàm l−ợng cácbon tính theo phần vạn, các chữ số đặt sau nguyên tố hợp kim là hàm l−ợng của nguyên tố đó, chữ A là loại tốt. Ví dụ: thép 12Cr2Ni4A trong đó có 0,12% C, 2% Cr, 4% Ni và là thép tốt. b/ Thép hợp kim dụng cụ Là loại thép dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công kim loại và các loại vật liệu khác nh− gỗ, chất dẻo v.v Thép hợp kim dụng cụ cần độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, độ chịu nhiệt và chịu mài mòn cao. Hàm l−ợng cácbon trong thép hợp kim dụng cụ cao từ 0,7ữ1,4%; các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si và Mn. Thép hợp kim dụng cụ sau khi nhiệt luyện có độ cứng đạt 60ữ62 HRC. Có một số mác thép chuyên dùng nh− sau: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 18 • Thép dao cắt dùng chế tạo các loại dao cắt nh− dao tiện, dao bào, dao phay, mủi khoan v.v nh− 90CrSi, 140CrW5, 100CrWMn, hoặc một số thép gió nh− 80W18Cr4VMo, 90W9V2, 75W18V các loại thép gió có độ cứng cao, bền, chịu mài mòn và chịu nhiệt đến 6500C. • Thép làm khuôn dập: đối với khuôn dập nguội th−ờng dùng 100CrWMn, 160Cr12Mo, 40CrSi. Đối với khuôn dập nóng hay dùng các mác thép: 50CrNiMo, 30Cr2W8V, 40Cr5W2VSi. • Thép ổ lăn: là loại thép dùng để chế tạo các loại ổ bi hay ổ đũa là loại thép chuyên dùng nh− OL100Cr2, OL100Cr2SiMn. Các ổ lăn làm việc trong môi tr−ờng n−ớc biển phải dùng thép không gỉ nh− 90Cr18 và làm việc trong điều kiên nhiệt độ cao phải dùng thép gió loại 90W9Cr4V2Mo. Các ký hiệu của thép hợp kim dụng cụ cũng đ−ợc biểu thị nh− các loại thép hợp kim khác trừ thép ổ lăn là có thêm chữ OL ban đầu. c/ Thép hợp kim đặc biệt Trong công nghiệp có nhiều chi tiết máy phải làm việc trong những điều kiện đặc biệt vì vậy chúng cần phải có những tính chất đặc biệt để đáp ứng yêu cầu của công việc. • Thép không gỉ: là loại thép có khả năng chống lại môi tr−ờng ăn mòn. Th−ờng dùng các mác thép: 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 12Cr18Ni9, 12Cr18Ni9Ti, • Thép bền nóng: là loại thép làm việc ở nhiệt độ cao mà độ bền không giảm, không bị ôxy hoá bề mặt. Ví dụ 12CrMo, 04Cr9Si2 chịu đ−ợc nhiệt độ 300ữ5000C; loại bền nóng 10Cr18Ni12, 04Cr14Ni14W2Mo chịu đ−ợc nhiệt độ 500ữ7000C; hoặc là thép NiCrôm chuyên chế tạo dây điện trở 10Cr150Ni60. • Thép từ tính: là loại thép có độ nhiễm từ cao. Thép hợp kim từ cứng th−ờng dùng các thép Cr, Cr-W, Cr-Co hoặc dùng hợp kim hệ Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al- Co để chế tạo các loại nam châm vĩnh cữu bằng ph−ơng pháp đúc và qua một quá trình nhiệt luyện đặc biệt trong từ tr−ờng. Thép và hợp kim từ mềm có lực khử từ nhỏ độ từ thẩm lớn dùng làm lõi máy biến áp, stato máy điện, nam châm điện các loại, Th−ờng dùng: sắt tây nguyên chất kỹ thuật (<0,04% C), thép kỹ thuật điện (thép Si) có 0,01ữ0,1% C và 2ữ4,4% Si; có thể dùng hợp kim permaloi có thành phần 79% Ni, 4% Mo còn lại là Fe. • Thép không từ tính: là loại vật liệu không nhiễm từ nh− 55Mn9Ni9Cr3. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 19 2.3. Gang 2.3.1. Khái niệm chung Gang là hợp kim Fe-C, hàm l−ợng cácbon lớn hơn 2,14% C và cao nhất cũng < 6,67% C. Cũng nh− thép trong gang có chứa các tạp chất Si, Mn, S, P và các nguyên tố khác. Đặc tính chung của gang là cứng và dòn, có nhiệt độ nóng chảy thấp, dể đúc. 2.3.2. Phân loại gang a/ Gang trắng: rất cứng và dòn, khó cắt gọt. Nó chỉ dùng để chế tạo gang dẻo hoặc dùng để chế tạo các chi tiết máy cần tính chống mài mòn cao nh− bi nghiền, trục cán Gang trắng không có ký hiệu riêng. b/ Gang xám: là loại gang mà hầu hết cácbon ở trạng thái graphit. Gang xám có độ bền nén cao, chịu mài mòn, đặc biệt là có tính đúc tốt. Ký hiệu gang xám gồm 2 phần các chữ cái chỉ loại gang và nhóm số chỉ 2 thứ tự độ bền kéo và bền uốn. Ví dụ: GX 21-40 có σk = 21 kG/mm ; σu = 40 kG/mm2. Hiện nay th−ờng dùng các mác gang xám GX 12-28, GX 15-32 để chế tạo võ hộp số, nắp che, GX 28-48 để đúc bánh đà, thân máy hoặc GX 36-56, GX 40-60 để chế tạo vỏ xi lanh. c/ Gang cầu: có tổ chức nh− gang xám nh−ng graphit có dạng thu nhỏ thành hình cầu. Gang cầu có độ bền rất cao và có độ dẻo bảo đảm dùng để chế tạo các loại trục khuỷu, trục cán. Gang cầu đ−ợc ký hiệu theo TCVN nh− sau: ví dụ GC 42-12 là loại gang 2 cầu có σk = 42 kG/mm , độ dãn dài t−ơng đối δ = 12%. Th−ờng có các loại: GC 45-15, GC 60-2, GC 50-2. d/ Gang dẻo: là loại gang đ−ợc chế tạo từ gang trắng, chúng có độ bền cao, độ dẻo lớn. Chúng có ký hiệu nh− gang cầu và có các mác sau: GZ 33-8, GZ 45-6, GZ 60-3 dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp và thành mỏng. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 20 2.4. Kim loại và hợp kim màu Sắt và hợp kim của nó (thép và gang) gọi là kim loại đen. Kim loại và hợp kim màu là kim loại mà trong thành phần của chúng không chứa Fe, hoặc chứa một liều l−ợng rất nhỏ. Kim loại màu có nhiều −u điểm nh− tính công nghệ tốt, tính dẻo cao, cơ tính khá cao, có khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn tốt, có độ dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, Các kim loại th−ờng gặp là đồng, nhôm, manhê và titan. 2.4.1.Đồng và hợp kim đồng a/ Đồng đỏ Đồng đỏ là một kim loại có nhiều tính chất quý nh−: độ dẻo cao, khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều môi tr−ờng, đặc biệt là độ dẫn nhiệt và dẫn đện rất cao. Đồng có khối l−ợng riêng: 8,94 G/cm3; nhiệt độ nóng chảy: 10830C; độ 2 bền: σb= 16 kG/mm . Theo TCVN 1659-75 đồng đỏ có 5 loại sau đây: Cu99,99, Cu99,97, Cu99,95 dùng làm dây dẫn điện; Cu99,90, Cu99,0 dùng chế tạo brông không Sn. b/ Hợp kim đồng Latông La tông là hợp kim đồng, trong đó kẽm là nguyên tố hợp kim chính. La tông có màu sắc đẹp, dẻo, dễ biến dạng, mạ tốt, giá thành thấp hơn đồng đỏ, phổ biến nhất trong thực tế. Để nâng cao một số tính chất đặc biệt của latông ng−ời ta đ−a vào hợp kim một số nguyên tố nh− thiếc để tăng khả năng chống ăn mòn trong n−ớc biển. Latông với thành phần 29%Zn-1%Sn-70%Cu rất thông dụng trong ngành đóng tàu; hoặc thêm nhôm, Mn và sắt tăng cơ tính và khả năng chống ăn mòn của latông. Hợp kim đồng có 17-27%Zn, 8-18%Ni gọi là mayxo dùng làm dây điện trở. Có các mác Latông th−ờng dùng: LCuZn30, LCuZn40, LCuZn29Sn1, LCuZn27Ni18, Latông đ−ợc ký hiệu bằng chữ L rồi lần l−ợt các chữ Cu, Zn, sau đó là các nguyên tố hợp kim khác nếu có. Các con số đứng phía sau mỗi nguyên tố chỉ hàm l−ợng trung bình của nguyên tố đó theo phần trăm. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 21 c/ Hợp kim đồng Brông Brông là hợp kim của đồng với các nguyên tố hợp kim khác nh− Sn, Al, Pb, Đồng thanh có một số loại sau: • Brông thiếc: Cu-Sn (8-10%Sn) có cơ tính cao và khả năng chống ăn mòn trong n−ớc biển tốt. Chúng đ−ợc sử dụng làm công tắc điện, đĩa ly hợp, lò xo, bánh răng và đôi khi làm bạc lót. Có các mác sau: BCuSn5P0,15; BCuSn5Zn5Pb5, • Brông nhôm: Cu-Al có chứa khoảng <13% Al có tổng hợp cơ tính cao, khả năng chống mài mòn và giới hạn mỏi t−ơng đối lớn th−ờng dùng để chế tạo hệ thống trao đổi nhiệt, các chi tiết máy bơm. Các mác Brông nhôm nh−: BCuAl5, BCuAl9Fe4, • Brông chì: Cu-Pb đ−ợc sử dụng nhiều để chế tạo ổ tr−ợt, thông dụng nhất là hợp kim BCuPb30. • Brông berili: là một thế hệ hợp kim mới có độ bền, khả năng chống mòn, chống mỏi, độ bền nóng cao. Đặc biệt là giới hạn đàn hồi rất cao. Brông berili th−ờng chứa khoảng 2% Be. Nó đ−ợc sử dụng làm lò xo, màng đàn hồi và các chi tiết đòi hỏi chịu nhiệt, đàn hồi và dẫn điện cao. Ví dụ: BCuBe2. 2.4.2. Nhôm và hợp kim nhôm a/ Nhôm nguyên chất Nhôm nguyên chất có màu trắng bạc, có khối l−ợng riêng nhẹ khoảng 2,7 G/cm3, có tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn tốt do có lớp ôxít nhôm 0 Al203 bên ngoài. Nhiệt độ nóng chảy 660 , độ bền thấp nh−ng dẻo. Nhôm nguyên chất đ−ợc chia thành 3 nhóm: • Al99,999 - là loại nhôm tinh khiết. • Al99,995; Al99,97; Al99,95 - là loại có độ sạch cao. • Al99,85; Al99,80; Al99,70, Al99,00 - là loại nhôm kỹ thuật. Nhôm sạch kỹ thuật đ−ợc dùng chế tạo cáp tải điện trong khí quyển, các ống bức xạ nhiệt, các đ−ờng ống dẫn và bồn chứa xăng, dầu, b/ Hợp kim nhôm biến dạng Hợp kim nhôm biến dạng đ−ợc sản xuất ra d−ới dạng tấm mỏng, băng dài, các thỏi định hình và các loại ống. Hợp kim nhôm này có thể rèn, dập, cán, ép hoặc các ph−ơng pháp gia công áp lực khác. Hợp kim nhôm biến dạng có các hệ sau: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 22 • Hệ Al-Mn: chịu gia công biến dạng nóng và nguội tốt, có tính hàn và chống ăn mòn trong khí quyển cao. Chúng đ−ợc sử dụng thay cho nhôm nguyên chất kỹ thuật khi có yêu cầu cao hơn về cơ tính. • Hệ Al-Mg: có tính hàn tốt, khả năng chống ăn mòn trong khí quyển cao, giới hạn bền mỏi cao, bề mặt sau khi gia công đẹp nên đ−ợc dùng nhiều trong công nghiệp chế tạo ôtô và xây dựng công trình. • Hệ Al-Cu và Al-Cu-Mg: chúng có hiệu ứng hoá bền cao đ−ợc gọi là đuyra. Ví dụ: AlCu4,5Mg0,5MnSi - dùng trong ôtô và hàng không. • Hệ Al-Mg-Si: đ−ợc dùng để chế tạo các chi tiết chịu hàn, các cấu kiện tàu thuỷ. Ví dụ: AlMgSi1,5Mn. • Hợp kim hệ Al-Zn-Mg và Al-Zn-Mg-Cu: đ−ợc sử dụng trong hàng không, chế tạo vũ khí, dụng cụ thể thao, v.v Ví dụ: AlZn5,5Mg2,5Cu1,5Cr. c/ Hợp kim nhôm đúc Hợp kim nhôm đúc cần tính đúc tốt để dể dàng tạo hình các chi tiết, chúng chứa l−ợng nguyên tố hợp kim lớn hơn. Có các dạng hợp kim nhôm đúc điển hình và thông dụng: • Hợp kim Al-Si: cho thêm một số nguyên tố khác nữa ta sẽ đ−ợc một loại hợp kim có tính đúc tốt, hệ số dãn nở nhiệt nhỏ, chống mòn t−ơng đối dùng chế tạo pittông động cơ đốt trong nh−: AlSi12CuMg1Mn0,6NiĐ. • Hợp kim Al-Cu và một số nguyên tố khác có khả năng bền nóng cao và giới hạn mỏi khá lớn rất thích hợp để chế tạo các chi tiết nhẹ, hình dáng phức tạp làm việc ở nhiệt độ cao nh−: AlCu5Mg1Ni3Mn0,2Đ. • Một số hệ hợp kim nhôm đúc khác nh− Al-Mg; Al-Zn-Mg đ−ợc sử dụng nhiều trong n−ớc biển và một số môi tr−ờng điện ly khác. Chú ý: Các ký hiệu của hợp kim nhôm đúc phía sau cùng có chữ Đ để phân biệt với hợp kim nhôm biến dạng. 2.5. Hợp kim cứng Bằng ph−ơng pháp đặc biệt: nén thành từng bánh hợp kim cứng dạng bột d−ới áp suất hàng nghìn at rồi thiêu kết ở 15000C ng−ời ta tạo ra hợp kim cứng từ các cácbít (cacbit vonfram, cacbit titan, cacbit tantan) cùng với một l−ợng côban làm chất dính kết. Hợp kim cứng là một loại vật liệu điển hình với độ cứng nóng rất cao (800ữ10000C). Vì vậy hợp kim này đ−ợc dùng phổ biến làm các dụng cụ cắt gọt kim loại và phi kim loại có độ cứng cao. Đặc biệt là không cần nhiệt luyện vật liệu này vẫn đạt độ cứng 85ữ92 HRC. Có các loại hợp kim cứng th−ờng dùng: đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 23 a/ Nhóm một cacbit: WC + Co gồm các ký hiệu: WCCo2; WCCo4; WCCo6; WCCo8; WCCo10; WCCo20; WCCo25. Ví dụ: WCCo8 có 8% Co và 92% WC. Nhóm này có độ dẻo thích hợp với gia công vật liệu dòn, các loại khuôn kéo, ép. b/ Nhóm 2 cacbit: WC + TiC + Co gồm các ký hiệu: WCTiC30Co4; WCTiC14Co8; WCTiC5Co10, dùng chế tạo dao tiện và các loại dụng cụ cắt gọt khác. c/ Nhóm 3 cacbit: WC + TiC + TaC +Co gồm WCTTC7Co12; WCTTC10Co8 dùng chế tạo dụng cụ cắt gọt các loại vật liệu khó gia công nh− các hợp kim bền nhiệt. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 24 ch−ơng 3 kỹ thuật đúc 3.1. khái niệm chung 3.1.1. Thực chất của sản xuất đúc Đúc là ph−ơng pháp chế tạo chi tiết bằng cách nấu chảy và rót kim loại lỏng vào khuôn có hình dạng nhất định, sau khi kim loại hoá rắn trong khuôn ta thu đ−ợc vật đúc có hình dáng giống nh− khuôn đúc. Nếu vật phẩm đúc đ−a ra dùng ngay gọi là chi tiết đúc, còn nếu vật phẩm đúc phải qua gia công cắt gọt để nâng cao độ chính xác kích th−ớc và độ bóng bề mặt gọi là phôi đúc. Đúc có những ph−ơng pháp sau: đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc d−ới áp lực, đúc li tâm, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục v.v nh−ng phổ biến nhất là đúc trong khuôn cát. 3.1.2. Đặc điểm • Đúc có thể gia công nhiều loại vật liệu khác nhau: Thép, gang, hợp kim màu v.v có khối l−ợng từ một vài gam đến hàng trăm tấn. • Chế tạo đ−ợc vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp nh− thân máy công cụ, vỏ động cơ v.v mà các ph−ơng pháp khác chế tạo khó khăn hoặc không chế tạo đ−ợc. • Độ chính xác về hình dáng, kích th−ớc và độ bóng không cao (có thể đạt cao nếu đúc đặc biệt nh− đúc áp lực). • Có thể đúc đ−ợc nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc. • Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu t− ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năng suất t−ơng đối cao. • Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá. • Hao tốn kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi. • Dễ gây ra những khuyết tật nh−: thiếu hụt, rỗ khí, cháy cát v.v • Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc khó khăn, đòi hỏi thiết bị hiện đại. 3.1.3. phạm vi sử dụng Sản xuất đúc đ−ợc phát triển rất mạnh và đ−ợc sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp. khối l−ợng vật đúc trung bình chiếm khoảng 40ữ80% tổng khối l−ợng của máy móc. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 25 Trong ngành cơ khí khối l−ợng vật đúc chiếm đến 90% mà giá thành chỉ chiếm 20ữ25%. 3.1.4. Phân loại Kỹ thuật đúc đ−ợc phân loại theo sơ đồ sau: Kỹ thuật đúc Đúc trong khuôn cát Đúc đặc biệt Đúc trong Đúc trên Đúc bằng khuôn Đúc áp Đúc ly Đúc hòm khuôn nền x−ởng d−ỡng gạt kim loại lực tâm liên tục Đúc trong khuôn vỏ mỏng Đúc trong khuôn mẫu chảy H.3.1. Sơ đồ phân loại ph−ơng pháp đúc 3.2. Đúc trong khuôn cát 3.2.1. Các bộ phận chính của phân x−ởng đúc Bộ phận kỹ thuật Chế tạo hỗn hợp Bộ phận mộc Chế tạo hỗn hợp làm khuôn mẫu làm lõi Làm khuôn Nấu kim loại Làm lõi Sấy khuôn Sấy lõi Lắp ráp khuôn và rót kim loại Phá khuôn lấy Phá lõi khỏi Làm sạch vật Kiểm tra chất vật đúc vật đúc đúc l−ợng sản phẩm H.3.2. Các bộ phận chính của x−ởng đúc đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 26 3.2.2. các bộ phận cơ bản của một khuôn đúc Muốn đúc một chi tiết, tr−ớc hết phải vẽ bản vẽ vật đúc dựa trên bản vẽ chi tiết có tính đến độ ngót của vật liệu và l−ợng d− gia công cơ khí. Căn cứ theo bản vẽ vật đúc, bộ phận x−ởng mộc mẫu chế tạo ra mẫu và hộp lõi. Mẫu tạo ra lòng khuôn 6 - có hình dạng bên ngoài của vật đúc. Lõi 7 đ−ợc chế tạo từ hộp lõi có hình dáng giống hình dạng bên trong của vật đúc. Lắp lõi vào khuôn và lắp ráp khuôn ta đ−ợc một khuôn đúc. Để dẫn kim loại lỏng vào khuôn ta phải tạo hệ thống rót 10. Rót kim loại lỏng qua hệ thống rót này. Sau khi kim loại hoá rắn, nguội đem phá khuôn ta đ−ợc vật đúc. Lòng khuôn 6 phù hợp với hình dáng vật đúc, kim loại lỏng đ−ợc rót vào khuôn qua hệ thống rót. Bộ phận 11 để dẫn hơi từ lòng khuôn ra ngoài gọi là đậu hơi đồng thời còn làm nhiệm vụ bổ sung kim loại cho vật đúc khi hoá rắn còn gọi là đậu ngót. Hòm khuôn trên 1, hòm khuôn d−ới 9 để làm nửa khuôn trên và d−ới. Để lắp 2 nửa khuôn chính xác ta dùng chốt định vị 2. Vật liệu trong khuôn 4 gọi là hỗn hợp làm khuôn (cát khuôn). Để nâng cao độ bền của hỗn hợp làm khuôn trong khuôn ta dùng những x−ơng 5. Để tăng tính thoát khí cho khuôn ta tiến hành xiên các lỗ thoát khí 8. 11 10 1- Hòm khuôn trên 2- Chốt định vị 1 3- Mặt phân khuôn 4- Cát khuôn 5- X−ơng khuôn 2 6- Lòng khuôn 7- Lõi 8- Rãnh thoát khí 9- Hòm khuôn d−ới 3 10- Hệ thống rót 11- Đậu hơi (hoặc đậu ngót) 4 7 5 6 8 9 H.3.3. Các bộ phận chính của một khuôn đúc cát đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 27 3.2.3. các loại vật liệu làm khuôn và làm lõi Vật liệu làm khuôn, lõi chủ yếu là cát, đất sét, chất dính kết, chất phụ v.v a/ Cát: Thành phần chủ yếu là SiO2, còn có tạp chất Al2O3, CaCO3, Fe2O3 Cát đ−ợc chọn theo hình dáng hạt nh− cát núi, cát sông Cát sông hạt tròn đều, cát núi hạt sắc cạnh. Ng−ời ta xác định độ hạt của cát theo kích th−ớc lỗ rây. b/ Đất sét: Thành phần chủ yếu: cao lanh mAl2O3, nSiO2, qH2O, ngoài ra còn có tạp chất: CaCO3, Fe2O3, Na2CO3. Đặc điểm: Dẻo, dính khi có l−ợng n−ớc thích hợp, khi sấy thì độ bền tăng nh−ng dòn, dễ vỡ, không bị cháy khi rót kim loại vào. • Đất sét th−ờng hay cao lanh có sẵn trong tự nhiên. Thành phần chủ yếu là Al2O3.2SiO2.2H2O, loại này để làm khuôn đúc th−ờng, có màu trắng, khả năng hút n−ớc kém, tính dẻo và dính kém, bị co ít khi sấy. Nhiệt độ nóng chảy cao (1750ữ17850C). • Đất sét bentônit (I ) thành phần chủ yếu là: Al2O3.4SiO2.H2O. Nó là đất sét trắng có tính dẻo dính lớn, khả năng hút n−ớc và tr−ơng nở lớn, bị co nhiều khi sấy, hạt rất mịn, nhiệt độ chảy thấp (1250ữ13000C). Do núi lửa sinh ra lâu ngày biến thành. Loại này để làm khuôn quan trọng cần độ dẻo, bền cao. c/ Chất kết dính Chất dính kết là những chất đ−a vào hỗn hợp làm khuôn, lõi để tăng tính dẻo của hỗn hợp. Nó có một số yêu cầu: • Khi trộn vào hỗn hợp, chất dính kết phải phân bố đều. • Không làm dính hỗn hợp vào mẫu và hộp lõi và dễ phá khuôn, lõi. • Khô nhanh khi sấy và không sinh nhiều khí khi rót kim loại . • Tăng độ dẻo, độ bền và tính bền nhiệt cho khuôn và lõi. • Phải rẻ, dễ kiếm, không ảnh h−ởng đến sức khoẻ công nhân. Những chất dính kết th−ờng dùng: Dầu: dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu đem trộn với cát và sấy ở t0 = 200 ữ 2500C , dầu sẽ bị ôxy hoá và tạo thành màng ôxýt hữu cơ bao quanh các hạt cát làm chúng dính kết chắc với nhau. N−ớc đ−ờng (mật): dùng để làm khuôn, lõi khi đúc thép. Loại này bị sấy bề mặt khuôn sẽ bền nh−ng bên trong rất dẻo nên vẫn đảm bảo độ thoát khí và đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 28 tính lún tốt. Khi rót kim loại nó bị cháy, do đó tăng tính xốp, tính lún, thoát khí và dễ phá khuôn nh−ng hút ẩm nên sấy xong phải dùng ngay. Bột hồ: (nồng độ 2,5ữ3%) hút n−ớc nhiều, tính chất nh− n−ớc đ−ờng, dùng làm khuôn t−ơi rất tốt. Các chất dính kết hoá cứng: Nhựa thông, ximăng, hắc ín, nhựa đ−ờng. Khi sấy chúng chảy lỏng ra và bao quanh các hạt cát. Khi khô chúng tự hoá cứng làm tăng độ bền, tính dính kết cho khuôn. Th−ờng dùng loại ximăng pha vào hỗn hợp khoảng 12%, độ ẩm của hỗn hợp 6ữ8%, để trong không khí 24ữ27 giờ có khả năng tự khô, loại này rất bền. N−ớc thuỷ tinh: chính là các loại dung dịch silicat Na2O.nSiO2.mH2O 0 hoặc K2O.nSiO2.mH2O sấy ở 200ữ250 C, nó tự phân huỷ thành nSiO2.(m-p)H2O là loại keo rất dính. Khi thổi CO2 vào khuôn đã làm xong, n−ớc thuỷ tinh tự phân huỷ thành chất keo trên, hỗn hợp sẽ cứng lại sau 15ữ30 phút. d/ Các chất phụ: Là các chất đ−a vào hỗn hợp để khuôn và lõi có một số tính chất đặc biệt nh− nâng cao tính lún, tính thông khí, làm nhẵn mặt khuôn, lõi và tăng khả năng chịu nhiệt cho bề mặt khuôn lõi, gồm 2 loại: • Trong hỗn hợp th−ờng cho thêm mùn c−a, rơm vụn, phân trâu bò khô, bột than Khi rót kim loại lỏng vào khuôn, những chất này cháy để lại trong khuôn những lỗ rỗng làm tăng tính xốp, thông khí, tính lún cho khuôn lõi. Tỉ lệ khoảng 3% cho vật đúc thành mỏng và 8% cho vật đúc thành dày. • Chất sơn khuôn: Để mặt khuôn nhẵn bóng và chịu nóng tốt, ng−ời ta th−ờng quét lên bề mặt lòng khuôn, lõi một lớp sơn, có thể là bột than, bột grafit, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét. Bột than và grafit quét vào thành khuôn, khi rót kim loại vào nó sẽ cháy tạo thành CO, CO2 làm thành môi tr−ờng hoàn nguyên rất tốt, đồng thời tạo ra một lớp khí ngăn cách giữa kim loại lỏng với mặt lòng khuôn làm cho mặt lòng khuôn không bị cháy cát và tạo cho việc phá khuôn dễ dàng. 3.2.4. hỗn hợp làm khuôn Hỗn hợp làm khuôn có hai loại: a/ Cát áo: Dùng để phủ sát mẫu khi chế tạo khuôn nén cần có độ bền, dẻo cao, đồng thời nó trực tiếp tiếp xúc với kim loại lỏng nên cần phải có độ chịu nhiệt cao, độ hạt cần nhỏ hơn để bề mặt đúc nhẵn bóng, thông th−ờng cát áo làm bằng vật liệu mới, nó chiếm khoảng 10ữ15% tổng l−ợng cát khuôn. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 29 b/ Cát đệm: Dùng để đệm cho phần khuôn còn lại, không trực tiếp tiếp xúc với kim loại lỏng nên tính chịu nhiệt, độ bền không cần cao lắm, nh−ng phải có tính thông khí tốt chiếm 85ữ90% l−ợng cát. Vật đúc càng lớn yêu cầu độ hạt của hỗn hợp làm khuôn càng lớn để tăng tính thông khí. 3.2.5. Chế tạo bộ mẫu và hộp lõi Bộ mẫu là công cụ chính dùng tạo hình khuôn đúc. Bộ mẫu bao gồm : Mẫu, tấm mẫu, mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót.Tấm mẫu để kẹp mẫu khi làm khuôn, d−ỡng để kiểm tra. a/ Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi Yêu cầu: • Bảo đảm độ bóng, chính xác khi gia công cắt gọt. • Cần bền, cứng, nhẹ, không bị co, tr−ơng, nứt, công vênh trong khi làm việc. • Chịu đ−ợc tác dụng cơ, hoá của hỗn hợp làm khuôn, ít bị mòn, không bị rỉ và ăn mòn hoá học. Rẻ tiền và dể kiếm. b/ Các loại vật liệu làm mẫu và hộp lõi Vật liệu th−ờng dùng: Gỗ, kim loại, thạch cao, ximăng, chất dẻo. Chủ yếu là gỗ, kim loại. Gỗ: −u điểm là rẻ, nhẹ, dễ gia công, nh−ng có nh−ợc điểm là độ bền, cứng kém; dễ tr−ơng, nứt, cong vênh nên gỗ chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, trung bình và làm mẫu lớn. Th−ờng dùng các loại sau: gỗ lim, gụ, sến, mỡ, dẻ, thông, bồ đề, v.v Kim loại: có độ bền, cứng, độ nhẵn bóng, độ chính xác bề mặt cao, không bị thấm n−ớc, ít bị cong vênh, thời gian sử dụng lâu hơn, nh−ng kim loại đắt khó gia công nên chỉ sử dụng trong sản xuất hàng khối và hàng loạt. Th−ờng dùng: hợp kim nhôm, gang xám, hợp kim đồng. Thạch cao: Bền hơn gỗ (làm đ−ợc 1000 lần) nhẹ, dễ chế tạo, dễ cắt gọt. Nh−ng giòn, dễ vỡ, dễ thấm n−ớc. Nên làm những mẫu nhỏ khi làm bằng tay, tiện lợi khi làm mẫu ghép và dùng trong đúc đồ mỹ nghệ (vì dễ sửa). Ximăng: Bền, cứng hơn thạch cao, chịu va chạm tốt, rẻ, dễ chế tạo, nh−ng nặng tuy không hút n−ớc, khó gọt, sửa nên chỉ dùng làm những mẫu, lõi phức tạp, mẫu lớn, mẫu làm khuôn bằng máy. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 30 3.2.6. Các ph−ơng pháp làm khuôn bằng cát Trong sản xuất đúc, khuôn đúc đóng một vai trò quan trọng, là một trong những yếu tố quyết định chất l−ợng vật đúc. Th−ờng có tới 50 đến 60% phế phẩm là do khuôn đúc gây ra. Vì vậy phải tuân thủ quy trình công nhgệ làm khuôn chặt chẽ. Khuôn đúc có 3 loại: khuôn dùng một lần, khuôn bán vĩnh cữu làm bằng vật liệu chịu nóng đ−a sấy ở 600ữ7000C, sau khi lấy vật đúc đem sửa chữa rồi dùng lại đ−ợc một số lần (50ữ200 lần). Khuôn vĩnh cữu làm bằng kim loại dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối. a. Các ph−ơng pháp làm khuôn bằng tay a/ Làm khuôn trong 2 hòm khuôn với mẫu nguyên Trình tự những thao tác làm khuôn với hai hòm và mẫu nguyên nh− sau: a/ b/ d/ c/ H.3.4. Làm khuôn trong 2 hòm khuôn Làm nửa khuôn d−ới: Đầu tiên đặt mẫu lên tấm mẫu, đặt hòm khuôn lên tấm mẫu, đổ cát áo xung quanh mẫu, đổ cát đệm, dầm chặt lần thứ nhất, đổ tiếp cát đệm rồi dầm chặt, là phẳng, xăm khí (a). Làm nửa khuôn trên: Quay nửa khuôn d−ới 1800, lấy tấm mẫu, đặt hòm khuôn trên lên, bắt chốt định vị, đặt mẫu đậu hơi, mẫu ống rót, mẫu rãnh lọc xĩ, đổ cát áo xung quanh mẫu và tiến hành làm khuôn nh− hòm khuôn d−ới (b, c). đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 31 Tháo lắp khuôn: Tháo chốt định vị, tháo nửa khuôn trên ra, rút bộ mẫu, khoét rãnh dẫn và cốc rót, sửa chữa các nơI bị h− hỏng, quét sơn lên mặt phân khuôn, lắp ráp khuôn lạI, bắt chặt cơ cấu kẹp chặt (d). b/ Làm khuôn trên nền x−ởng: Làm khuôn trên nền x−ởng là dùng ngay nền x−ởng tạo khuôn d−ới. Ph−ơng pháp này thích ứng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, vật đúc trung bình và lớn không yêu cầu bề mặt nhẵn đẹp, kích th−ớc không cần chính xác. Làm khuôn trên đệm cứng (H.3.5): trên nền x−ởng đào lỗ có chiều sâu lớn hơn chiều cao của mẫu 300ữ400 mm, dầm chặt đáy lỗ rồi đổ 1 lớp xĩ hoặc sỏi dày 150ữ200 mm. Để tăng độ thoát khí, đặt hai ống nghiệm 2 dẫn khí ra ngoài, đổ lớp cát đệm sau đó cát áo 3 và dầm chặt một ít, ấn mẫu xuống để mặt phân khuôn của mẫu trùng mặt bằng của nền, rắc lớp bột cách và đặt hòm khuôn 4 lên, cố định vị trí của hòm bằng chốt 9 sát vào thành hòm và tiến hành làm khuôn trên. Nhắc hòm khuôn trên và cắt màng dẫn 8, rút bộ mẫu ra và lắp khuôn trên vào, tạo cốc rót 7, đặt tải trọng đè 6 và rót kim loại. 5 6 7 8 9 1- sỏi (hoặc xỉ) 2- ống nghiệm 3- Cát áo 4- Hòm khuôn trên 5- Đậu hơi 4 6- Tải trọng đè 7- Cốc rót 8- Rãnh dẩn 9- Chốt định vị 3 2 1 H.3.5.Làm khuôn trên nền x−ởng với nền đệm cứng c/ Làm khuôn trong 3 hoặc nhiều hòm khuôn Ph−ơng pháp này thích ứng khi làm khuôn với mẫu phức tạp mà không thể làm trong 2 hòm khuôn đ−ợc. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 32 H.3.6. Làm khuôn trong 3 hòm khuôn B/ Các ph−ơng pháp làm khuôn bằng máy Làm khuôn bằng máy tức là cơ khí hoá hoàn toàn quá trình làm khuôn hoặc một số nguyên công cơ bản nh− dầm chặt và rút mẫu. Làm khuôn, ruột bằng máy nhận đ−ợc chất l−ợng tốt, năng suất cao song vốn đầu t− cao nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt hay hàng khối. a/ Dầm chặt khuôn đúc Dầm chặt khuôn đúc bằng cách ép: Có nhiều kiểu dầm chặt hỗn hợp làm khuôn đúc bằng cách ép: ép trên xuống, ép d−ới lên và ép cã 2 phía. Máy ép làm khuôn có năng suất cao, không ồn nh−ng độ dầm chặt thay đổi mạnh theo chiều cao. Khi ép trên độ dầm chặt mặt d−ới khuôn thấp nên chịu áp lực kim loại lỏng kém. Máy ép chỉ thích hợp với hòm khuôn thấp. 6 h, mm 5 1- bàn máy h, mm 4 2- mẫu 3 3- hòm khuôn chính 2 g/cm3 4- hòm khuôn phụ 1 5- chày ép 6- xà ngang g/cm3 8 7- van khí 8- phíttông đẩy 9 7 9- xilanh a/ b/ H.3.7. Dầm chặt khuôn đúc bằng cách ép a/ ép trên xuống; b/ ép d−ới lên đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 33 Nguyên lý làm việc: khuôn chính và phụ đ−ợc đặt trên bàn máy 1, khí nén qua van 7 đi vào xi lanh 9 nâng piston đẩy 8 đi lên, chày ép 5 sẽ ép lên hỗn hợp ở khuôn phụ và nén chúng vào khuôn chính để tăng độ dầm chặt cho nó. Máy ép d−ới lên thì quay xà ngang về vị trí ép nh− hình vẽ, mẫu nằm trên piston đẩy và đ−ợc piston đẩy về phía khuôn chính cùng với hỗn hợp làm tăng độ dầm chặt cho khuôn chính. Dầm chặt khuôn đúc trên máy dằn (H3.8.a): Mẫu 2 và hòm khuôn chính 3 lắp trên bàn máy 1, hòm khuôn phụ 4 bắt chặt với hòm khuôn 3. Sau khi đổ hỗn hợp làm khuôn, ta mở cho khí ép theo rãnh 5 vào xi lanh 6 để đẩy pittông 7 cùng bàn máy đi lên. Đến độ cao khoảng 30ữ80 mm thì lỗ khí vào 5 bị đóng lại và hở lỗ khí 8, nên khí ép trong xi lanh thoát ra ngoài, áp suất trong xi lanh giảm đột ngột, bàn máy bị rơi xuống và đập vào thành xi lanh. Khi pittông rơi xuống thì lổ khí vào 5 lại hở ra và quá trình dằn lặp lại. 5 4 4 h, mm h, mm 3 3 2 2 1 1 g/cm3 g/cm3 8 6 7 7 5 6 8 9 10 11 a b H.3.8. Dầm chặt trên máy dằn, vừa dằn vừa ép a/ Dầm chặt trên máy dằn; b/ Dầm chặt trên máy vừa dằn vừa ép Dầm chặt khuôn đúc trên máy vừa dằn vừa ép (H.3.b): Mẫu 2, hòm khuôn 3,4 lắp chặt trên bàn máy 1. Đổ đầy hỗn hợp làm khuôn. Khí ép theo rãnh 8 vào xi lanh 9 và đẩy pittông 7 cùng bàn máy đi lên, khi lỗ khí 6 hở ra khí ép thoát ra ngoài, bàn máy lại rơi xuống thực hiện quá trình dằn. Sau khi dằn xong quay chày ép 5 về vị trí trên hòm khuôn, đóng cửa vào rãnh 8, mở rãnh 10, khí ép sẽ nâng pittông 11 cùng toàn bộ pittông 7 và bàn máy đi lên thực hiện quá trình ép. Độ dầm chặt hỗn hợp làm khuôn ph−ơng pháp này t−ơng đối đều. Trong thực tế khi làm khuôn thấp dùng máy ép, làm khuôn cao dùng máy dằn hoặc vừa dằn vừa ép. b/ Các ph−ơng pháp lấy mẫu bằng máy Việc lấy mẫu ra khỏi khuôn đ−ợc tiến hành bằng các cơ cấu: đẩy hòm khuôn, bàn quay, bàn lật và rút mẫu. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 34 Lấy mẫu bằng cơ cấu đẩy hòm khuôn: 3 3 2 2 1 4 1 5 5 a b H.3.9. Lấy mẫu bằng cơ cấu đẩy hòm khuôn a/ Lấy mẫu bằng cách nâng hòm khuôn b/ Lấy mẫu bằng cách nâng hòm khuôn và tấm mẫu Ph−ơng pháp đẩy hòm khuôn bằng chốt nâng (H.3.9.a): Khi dầm chặt xong, tấm mẫu 1 đ−ợc giữ cố định với bàn máy 5, các chốt nâng 2 từ từ đi lên đẩy vào cạnh hòm khuôn 3, mẫu đ−ợc lấy ra khỏi khuôn. Ph−ơng pháp này đơn giản, năng suất cao, nh−ng khuôn dể vỡ chỉ thích ứng với các mẫu đơn giản chiều cao thấp. Ph−ơng pháp đẩy hòm khuôn bằng chốt nâng và tấm đở (H.3.9.b): Nhờ có tấm đỡ 4 giữ hỗn hợp nên khuôn ít bị vỡ hơn song phải chế tạo tấm đỡ cho từng tấm mẫu nên tốn kém hơn. Lấy mẫu kiểu bàn quay: Sau khi làm xong khuôn (a), bàn quay 4 đ−ợc nâng lên và quay một góc 1800, lật khuôn xuống phía d−ới, tiếp tục nâng bàn đỡ 5 lên đỡ lấy khuôn, tháo kẹp hòm khuôn ra khỏi bàn quay và từ từ hạ xuống, còn tấm đ−ợc bàn quay giữ lại (b). 2 3 1 4 5 a b H.3.10. Lấy mẫu bằng bàn quay đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 35 Lấy mẫu bằng bàn quay có độ cứng vững lớn, khuôn ở vị trí đã lật nên ít vỡ khuôn nh−ng kết cấu phức tạp. Ph−ơng pháp này thích hợp khi làm khuôn d−ới. Lấy khuôn kiểu bàn lật: Sau khi làm khuôn xong (a), bàn lật 1 góc 1800, bàn đỡ 4 nâng lên đỡ lấy hòm khuôn và tháo kẹp hòm khuôn rồi từ từ hạ xuống, còn tấm mẫu 2 đ−ợc bàn lật giữ lại (b). Lấy mẫu bằng bàn lật kết cấu phức tạp, chiếm mặt bằng nh−ng ít vỡ khuôn, thích hợp khi làm khuôn d−ới. 2 3 1 4 b a H.3.11. Lấy mẫu bằng bàn lật 3.2.7. Hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót a/ Hệ thống rót: Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào khuôn. Sự bố trí hệ thống rót quyết định chất l−ợng vật đúc và giảm đ−ợc sự hao phí kim loại vào hệ thống rót. Hao phí do hệ thống rót gây nên đạt đến 30%. Các bộ phận chính của hệ thống rót thể hiện trên hình vẽ: 1 Yêu cầu đối với hệ thống rót: Toàn bộ lòng khuôn phải đ−ợc điền đầy kim loại. 1- Phễu rót Dòng kim loại chảy phải đều, cân, không va đập. 2 2- ống rót 3- Rãnh lọc xĩ Hệ thống rót phải chắc không bị vỡ. 3 4- Rãnh dẫn 4 H.3.12. Hệ thống rót b/ Đậu hơi: Dùng để khí trong lòng khuôn thoát ra, đôi khi dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc. Có 2 loại đậu hơi: đậu hơi báo hiệu và đậu hơi bổ sung chúng th−ờng đ−ợc đặt ở vị trí cao nhất của vật đúc. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 36 c/ Đậu ngót: Dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi đông đặc. Th−ờng dùng khi đúc gang trắng, gang bền cao, thép, hợp kim màu, gang xám thành dày. Đậu ngót phải đ−ợc đặt vào chỗ thành vật đúc tập trung nhiều kim loại vì ở đó kim loại đông đặc chậm nhất và co rút nhiều nhất. H.3.13. Đậu ngót 3.3. Đúc gang xám Gang có nhiều loại, nh− gang trắng, gang dẻo, gang biến tính, gang cầu, song trong kỹ thuật đúc ng−ời ta chủ yếu sử dụng gang xám. Gang xám có ký hiệu: Gx. ví dụ: Gx15-28. Thành phần hoá học: 2,5ữ3,5% C; 0,8ữ3% Si; 0,6ữ1,3% Mn; 0,2ữ1% P; < 0,12%S. Trong đó C ở trạng thái tự do gọi là grafít. 3.3.1.Vật liệu nấu và mẻ liệu: Khi nấu gang xám phải dùng những nguyên nhiên liệu sau: nguyên liệu: kim loại; nhiên liệu để cung cấp nhiệt; trợ dung để tạo xĩ; trong sản xuất đúc gọi là vật liệu nấu. Muốn nấu ra loại gang có thành phần hoá học đúng yêu cầu, có nhiệt độ cao, vận hành lò dễ dàng cần phải tính toán phối liệu cho một mẻ nấu gọi là mẻ liệu. a/ Nguyên liệu (khối l−ợng kim loại): Trong thực tế l−ợng nguyên liệu th−ờng dùng trong một mẻ liệu: • Gang đúc (thỏi gang chế tạo ở lò cao): 30 ữ 50% • Gang vụn (các loại gang phế liệu) : 20 ữ 30% • Vật liệu về lò (phế liệu từ lò đúc) : 30 ữ 35% • Thép vụn : 0 ữ 10% • Ferô hợp kim (FeSi; FeMn ) : 1 ữ 2% Vật liệu tr−ớc khi đ−a vào lò phải đ−ợc lấy theo một tỷ lệ nhất định; phải làm sạch gỉ và các chất bẩn. b/ Nhiên liệu: Trong thực tế th−ờng dùng các loại nhiên liệu sau: • Than cốc: (10ữ16)% khối l−ợng kim loại/ Mẻ liệu. • Than gầy (than đá có mức độ các bon hoá cao): ở n−ớc ta th−ờng dùng than gầy Đông triều, Mạo khê. Trong thực tế th−ờng dùng: 20 ữ 22% khối l−ợng kim loại/ Mẻ liệu. • Than đá: ít dùng vì nhiệt trị thấp, độ bền cơ học không cao. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 37 c/ Chất trợ dung: Chất trợ dung dùng để làm loãng xỉ cho dể nổi lên trên bề mặt và dể dàng loại bỏ chúng cùng với tạp chất. Th−ờng dùng đá vôi (4ữ5% khối l−ợng kim loại/Mẻ liệu); đá huỳnh thạch (chứa CaF2): (<8% khối l−ợng kim loại/Mẻ liệu) hoặc xĩ lò Máctanh. 3.3.2. Lò nấu gang Th−ờng dùng lò đứng, lò chõ, lò điện. Nh−ng chủ yếu là dùng lò đứng và lò chõ. Lò đứng đ−ợc sử dụng rộng rãi vì cấu tạo đơn giản, tiêu hao nhiên liệu ít, vốn đầu t− thấp, dể thao tác, công suất cao (500ữ25.000 kG gang lỏng/ giờ). Song nhiệt độ gang ra lò không cao (14500C), thành phần hoá học của gang không ổn định. Các gang hợp kim cần chất l−ợng cao th−ờng đ−ợc nấu bằng lò điện hoặc lò nồi. a/ Lò đứng nấu gang Là là loại lò đứng, hình trụ gồm các bộ phận chủ yếu là: bộ phận đỡ lò, thân lò, thiết bị tiếp liệu và thiết bị gió nóng, hệ thống gió và thiết bị làm nguội, ống khói có thiết bị dập lửa, lò tiền và đ−ờng dẫn gang v.v H.3.14. Sơ đồ cấu tạo của lò đứng nấu gang đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 38 Lò đ−ợc đặt trên cột chống (1) của bộ phận đỡ lò. Thân lò gồm có vỏ ngoài (2) làm bằng thép tấm dày 8ữ10 mm, phía trong xây gạch chịu lửa (3) (gạch samốt, gạch dinát hoặc là gạch nung già). Bộ phận tiếp liệu (8) đ−a than cốc (5) và kim loại (6) vào lò qua cửa tiếp liệu (4). Lò có 1, 2 hoặc 3 hàng lổ mắt gió đ−ợc cấp gió từ quạt gió (19) qua ống gió (9) nằm trên nồi lò. Trên đỉnh ống khói (10) là thiết bị dập lửa (11) chúng đ−ợc gá trên trụ đở (7). Phần nồi lò là phần không gian từ đáy lò (12) tới ống gió (9). Đáy lò đ−ợc phủ một lớp vật liệu chịu lửa đã nện chặt. Gang từ lò đứng chảy qua lò tiền từ cửa (14) và từ lò tiền qua cửa (18) và máng máng rót (17) ra gàu rót . Xỉ đ−ợc tháo ra ngoài bằng miệng (15). Toàn bộ lò đ−ợc gá trên 3 trụ đỡ bằng thép. QLK + Đ−ờng kính trong của lò: D = (m). Q - công suất lò (tấn/giờ); L và 471,.L1 3 3 2 L1 - Số m gió dùng cho 1 kg nhiên liệu (6,5ữ6,8m /kg) và 1m tiết diện lò trong 1 phút, K - Tỷ lệ than trong mẽ liệu (%). + Chiều cao lò: lò cỡ nhỏ: Ho = (3ữ5)D m; lò cỡ lớn: Ho= (2,5ữ4)D m. Quá trình nấu: Sau mỗi lần nấu phải sữa lò: sữa t−ờng lò, lỗ ra gang, ra xỉ, đắp đáy lò rồi chất củi đốt để sấy lò trong 2ữ4 giờ, khi củi to cháy, đổ dần than lót xuống cho đến khi cao hơn mắt gió chính 1,2ữ1,5 m. Sau đó chất vật liệu vào theo từng mẽ liệu một theo thứ tự: kim loại (thép vụn, gang thỏi, gang vụn và fê rô) - nhiên liệu - chất trở dung cứ lặp đi lặp lại nh− thế cho đến đầy lò. Chờ 20ữ40 phút cho vật liệu nóng rồi thổi gió vào. Thực chất của quá trình nấu: Quá trình oxy hoá nhiên liệu và tạp chất để phát nhiệt và quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và vật liệu nấu. b/ Lò chõ nấu gang Hiện nay các x−ởng đúc nhỏ đều dùng lò chõ để nấu gang. Ưu điểm cơ bản là cấu trúc rất đơn giản dễ chế tạo, vốn đầu t− rất ít. Nhiên liệu dễ kiếm, chỉ cần than cỡ nhỏ 20-30 mm, có thể nấu bằng nhiều loại than đá. Song lò chõ có năng suất thấp và thành phần hoá học của gang không ổn định. Lò chõ chỉ phù hợp cho các x−ởng đúc nhỏ, mặt hàng đúc cỡ nhỏ (<60 kG), điều kiện cơ khí hoá thấp. nghiêng lò ra gang H Mắt gió Hộp gió D Lỗ xỉ Lỗ ra gang a H.3.15. Lò chõ nấu gang b/ a/ Lò chõ quay; b/ Lò cố định đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 39 Lò chõ thấp hơn lò đứng, không có bộ phận dập lửa lắng bụi. Thân lò chia làm 2 hoặc 3 đoạn để dễ dàng nâng hạ và tháo lắp. Lò chõ có 2 loại: quay nghiêng và cố định. Lò có các thông số kỹ thuật sau: • Đ−ờng kính trong của lò: 400ữ500 mm. • Chiều cao của lò: H/D = 2ữ3 là hợp lý. • Mắt gió: gió vào lò 110ữ120 m3/m2.phút là đ−ợc. • Trọng l−ợng mẻ liệu < 60 kG; tỷ lệ than/gang khoảng 20ữ30%. 3.4. Đúc kim loại màu 3.4.1. Đặc điểm và công nghệ đúc đồng a/ Đặc điểm • Hợp kim đồng có nhiệt độ chảy thấp (10830C), tính chảy loãng cao có thể đúc đ−ợc những vật đúc phức tạp, rõ nét. • Hỗn hợp làm khuôn, lõi nhỏ mịn, cần sơn bột graphit để chống cháy cát. • Vì có tính chảy loãng tốt nên có thể phân bố nhiều vật đúc vào một hòm khuôn có chung một hệ thống rót, đúc đ−ợc các vật mỏng. • Vì có độ co lớn nên đậu ngót phải lớn và đặt ở những chổ tập trung kim loại. • Đồng dể bị ôxy hoá, đồng thanh dể bị thiên tích nên dòng kim loại rót vào khuôn phải thấp và nhanh, chảy êm và liên tục nên ống rót th−ờng hình rắn, nhiều tầng. a/ Vật liệu nấu: • Vật liệu chính: Gồm đồng đỏ kỹ thuật, đồng thanh và đồng thau, hồi liệu. • Hợp kim phụ: Hợp kim đồng + 1 nguyên tố kim loại khác (50%Cu + 50%Al hoặc 80%Cu + 20%Mn) • Chất khử oxy: Dùng để hoàn nguyên oxyt kim loại trong hợp kim (90%Cu + 10%P) vì: 5Cu20 + 2P = 10Cu + P205; P205 tạo thành xĩ nổi lên. • Chất trợ dung: Dùng để kim loại lỏng khỏi bị oxy hoá và để tách tạp chất ra thành xỉ. Th−ờng dùng: Than củi hoặc thuỷ tinh lỏng, thạch cao, muối ăn. c/ Quá trình nấu đồng: • Nấu đồng đỏ: Sấy lò đến 900ữ10000C, rồi chất một lớp than củi vào đáy nồi và phủ một lớp than củi lên trên. Tiếp tục nung đến khi Cu nóng chảy. Để khử tốt oxy sau khi Cu nóng chảy, cho dần Cu + P vào khử. Khử xong rót lấy đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 40 mẫu, để nguội đem bẻ mẫu. Nếu mẫu bị nứt chứng tỏ vẫn còn oxy và tiếp tục khử hết ôxy rồi mới rót. • Nấu đồng thanh: Sấy lò 700ữ8000c rồi tiến hành nh− trên. Cần khuấy đều, khi l−ợng Cu chảy hết cho 1/2 l−ợng Cu+P vào khử ôxy. • Nấu đồng thau: Nh− nấu đồng thanh nh−ng kẽm dễ bốc hơi nên phế liệu (có chứa kẽm) và các chất dễ cháy để sau cùng. 3.4.2. Đặc điểm và công nghệ đúc nhôm a/ Đặc điểm: • Th−ờng đúc trong khuôn cát và trong khuôn kim loại. • Nhôm co nhiều nên hỗn hợp làm khuôn phải có tính lún tốt, độ bền cao, tăng chất dính và chất phụ. • Nhôm có tinh chảy loãng cao nên có thể đúc đ−ợc cácvật đúc có thành mỏng tới 2,5 mm và phức tạp. • Nhôm dễ hoà tan khí nên ống rót dùng loại hình rắn, bậc. • Đậu hơi, đậu ngót lớn đến 250% khối l−ợng vật đúc. • Không nên dỡ khuôn sớm quá vì nguội nhanh ngoài không khí dể bị nứt. b/ Công nghệ đúc nhôm Nguyên vật liệu: Gồm 40 ữ 60% vật liệu cũ và 60 ữ 40% kim loại nguyên chất. Kim loại nguyên chất th−ờng dùng: 90%Al + 10%Mn; 50%Al + 50%Cu; 85%Al + 15%Si. Chất trợ dung: để ngừa sự ôxy hoá và tạo xỉ. Th−ờng dùng các loại: 44%KCl + 56%MnCl2 hoặc 50%NaCl + 35%KCl + 15%Na3AlFe6. Những chất này phá huỹ ôxyt nhôm để tạo xĩ. Lò nấu nhôm: th−ờng dùng: Lò nồi, lò điện trở hoặc lò cảm ứng. Quá trình nấu: Nấu nhôm khó khăn do sự oxy hoá mạnh liệt và sự bảo hoà khí khi nung trên 8000C. Nên th−ờng nấu d−ới lớp chất trợ dung, tinh luyện bằng khí hoặc muối rồi biến tính. H.3.16. Lò điện trở nấu nhôm • Nấu d−ới lớp chất trợ dung: Chất 1/3 mẽ liệu vào lò, trên phủ một lớp chất trợ dung rồi tiến hành nấu chảy. Phần mẽ liệu còn lại sấy nóng đến 100ữ1200C (thoát hết n−ớc) rồi cho vào kim loại lỏng trong lò. Để tổ chức đều mịn ta cho vào một số chất biến tính. Khuấy đều rồi thử mẫu, nếu mẫu nguội mà còn sủi bọt thì phải tiếp tục khử ôxy. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 41 • Tinh luyện bằng khí: Nấu chảy 1/3 mẽ liệu rồi cho hợp kim phụ và phần còn lại của mẽ liệu vào lò. Khuấy đều rồi thổi khí clo (hoặc N2) vào kim loại lỏng, khoảng 5 ữ 15 phút để tinh luyện: 3Cl2 + 2Al = 2AlCl3↑ + Q Cl2 + H2 = 2HCl↑ + Q AlCl3 và HCl bay lên tạo thành sự sôi mang theo các tạp chất (Al2O3, SiO2 và các khí khác thoát ra ngoài. sau đó cũng làm biến tính, thử và rót vào khuôn. 3.5. Các ph−ơng pháp đúc đặc biệt Đúc trong khuôn cát có độ bóng, chính xác thấp, l−ợng d− gia công lớn, nhiều khuyết tật, giá thành chế tạo cao nên hiện nay xuất hiện các ph−ơng pháp đúc đặc biệt nh−: Đúc trong khuôn kim loại, đúc d−ới áp lực, đúc ly tâm, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục v.v 3.5.1. Đúc trong khuôn kim loại a/ Đặc điểm: • Khuôn có thể dùng đ−ợc nhiều lần (vài trăm đến hàng vạn) tuỳ thuộc vào khối l−ợng vật đúc. • Vật đúc có độ chính xác và độ bóng cao (cấp 7, 8; RZ = 20 ữ Ra = 0,63) • Tổ chức hạt kim loại nhỏ, mịn (do nguội nhanh) nên cơ tính tốt. • Tiết kiệm đ−ợc vật liệu làm khuôn và điều kiện lao động tốt. • Giá thành khuôn đắt nên dùng sản xuất hàng loạt. • Độ dẫn nhiệt khuôn lớn nên khi đúc gang dễ bị hoá trắng và giảm khả năng điền đầy của kim loại vì thế khó đúc thành mỏng và phức tạp. • Khuôn, lõi bằng kim loại nên không có tính lún, ngăn cản sự co của kim loại nhiều làm cho vật đúc dễ nứt. Hiện nay th−ờng sử dụng rộng rãi để đúc thép, gang, đồng, nhôm, magiê khi chế tạo các chi tiết nh− ống dẫn khí áp lực cao, secmăng- xilanh của bơm thuỷ lực, van, pittông, trục khuỷu, cam b/ Vật liệu làm khuôn, lõi và kết cấu khuôn Vật liệu làm khuôn: Th−ờng dùng thép hợp kim, thép cácbon, hợp kim đồng. Vật liệu làm lõi: kim loại hoặc làm bằng cát-đất sét. Kết cấu khuôn: • Nếu vật đúc đơn giản thì khuôn đ−ợc làm 2 nữa nh− đúc trong khuôn cát. • Đối với vật đúc phức tạp: khuôn th−ờng từ nhiều phần ghép lại với nhau. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 42 c/ Quá trình công nghệ đúc Làm sạch bề mặt khuôn, lõi; sấy khuôn đến T0 nhất định; sơn lên bề mặt khuôn, lõi một lớp sơn chịu nhiệt dày 2mm. Sơn phủ lên lớp sơn đệm một lớp sơn áo bằng dầu mazút, dầu hôi hoặc dầu thực vật. Lắp ráp khuôn và rót kim loại. Để nguội vật đúc một thời gian rồi dỡ khuôn. 3.5.2. Đúc d−ới áp lực a/ Đặc điểm • Vật đúc có độ chính xác, độ bóng cao (cấp 6,7; RZ =10 ữ Ra = 0,63). • Đúc đ−ợc những vật đúc mỏng và phức tạp. • Vật đúc nguội nhanh cho nên cơ tính cao; năng suất cao. • Khuôn làm việc d−ới áp suất cao, dòng chảy kim loại lớn nên khuôn mau mòn và chóng bị hỏng. • Đúc d−ới áp lực dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp nh−: van dẫn khí, vỏ bơm xăng dầu, nắp buồng ép. • Vật liệu đúc áp lực: Thiếc chì, kẽm, magiê, nhôm, đồng. b/ Máy đúc áp lực Kim loại lỏng đ−ợc đổ vào xi lanh, Piston trên nén xuống, piston d−ới đI xuống, kim loại lỏng theo rãnh dẫn vào khuôn đúc, sản phẩm đ−ợc đẩy ra nhờ cơ cấu bàn đẩy. H.3.17. Sơ đồ đúc áp lực kiểu pittông 3.5.3. Đúc ly tâm a/ Đặc điểm: Đúc ly tâm là rót kim loại vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loại lỏng đ−ợc phân bố đều trên bề mặt bên trong của khuôn để tạo thành vật đúc. Lực ly tâm: P = m.r.ω2 . • Đúc đ−ợc những chi tiết hình tròn xoay, rỗng mà không cần lõi. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 43 • Có thể đúc đ−ợc những vật đúc có thành mỏng, có gân, hoặc hình nổi mỏng. • Vật đúc sạch, tổ chức kim loại mịn chặt. • Chỉ thích ứng cho các chi tiết hình tròn xoay, rỗng. Chất l−ợng bề mặt trong không tốt. Vật đúc dễ bị thiên tích. • Khuôn cần có độ bền cao, chịu nhiệt tốt. Máy đúc ly tâm cần có độ kín tốt, khả năng cân bằng động cao. • Khó xác định chính xác đ−ờng kính trong của sản phẩm. b/ Các ph−ơng pháp đúc ly tâm Đúc ly tâm đứng: Khuôn quay theo trục thẳng đứng. Vật đúc th−ờng có dạng một Parabonloit. Ph−ơng pháp này dùng để đúc các chi tiết ngắn. Đúc ly tâm nằm ngang: Khuôn quay theo ph−ơng nằm ngang. Vật đúc là một ống hình trụ có chiều dày nh− nhau. Để kim loại chảy đều vào khuôn nên đặt trục quay nghiêng một góc ≤ 50. 1 3 2 1 2 3 b/ a/ H.3.18. Sơ đồ nguyên lý các ph−ơng pháp đúc ly tâm a/ Đúc ly tâm đứng; b/ Đúc ly tâm nằm ngang 1. Rót kim loại lỏng; 2. Khuôn kim loại; 3. Phôi đúc đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 44 ch−ơng 4 Gia công kim loại bằng áp lực 4.1. Khái niệm chung 4.1.1. Thực chất, đặc điểm của gia công áp lực a/ Thực chất • Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những ph−ơng pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho ph−ơng pháp đúc hoặc gia công cắt gọt. • Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đến quá giới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng. b/ Đặc điểm • Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia công không những thay đổi hình dáng, kích th−ớc mà còn thay đổi cả cơ, lý, hoá tính của kim loại nh− kim loại mịn chặt hơn, hạt đồng đều, khử các khuyết tật (rỗ khí, rỗ co v.v ) do đúc gây nên, nâng cao cơ tính và tuổi bền của chi tiết v.v • GCAL là một quá trình sản xuất cao, nó cho phép ta nhận các chi tiết có kích th−ớc chính xác, mặt chi tiết tốt, l−ợng phế liệu thấp và chúng có tính cơ học cao so với các vật đúc. c/ Các ph−ơng pháp gia công kim loại bằng áp lực Tất cả các dạng GCAL đều có thể chia làm hai ngành chính: • Cán, kéo, ép thuộc ngành luyện kim. • Rèn tự do, rèn khuôn, rập tấm thuộc ngành cơ khí. Sản phẩm của GCAL đ−ợc dùng nhiều trong các x−ởng cơ khí; chế tạo hoặc sửa chửa chi tiết máy; trong các ngành xây dựng, kiến trúc, cầu đ−ờng, đồ dùng hàng ngày Ví dụ: Tính khối l−ợng chi tiết rèn, dập trong ngành chế tạo máy bay chiếm đến 90%, ngành ôtô chiếm 80%, ngành máy hơi n−ớc chiếm 60%. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 45 4.1.2. Biến dạng dẻo của kim loại a/ Biến dạng của kim loại Nh− chúng ta đã biết, d−ới tác dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng theo các giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá huỷ. Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi loại, các giai đoạn trên có thể xảy ra với các mức độ khác nhau. Biến dạng đàn hồi: d−ới tác dụng của P ngoại lực, kim loại bị biến dạng; nếu thôi lực tác dụng thì biến dạng sẽ mất đi và kim loại trở về vị trí ban đầu. Đó là biến dạng mà ứng suất sinh ra trong kim loại ch−a v−ợt quá giới hạn đàn hồi Biến dạng dẻo: khi ứng suất sinh ra trong kim loại v−ợt quá giới hạn đàn hồi. Biến dạng dẻo là biến dạng vĩnh cữu, nó làm thay ∆L đổi hình dạng của kim loại sau khi thôi lực H.4.1.Đồ thị quan hệ tác dụng. giữa lực và biến dạng Biến dạng phá huỷ: Nếu lực tác dụng v−ợt quá giới hạn ban đầu của kim loại thì đến lúc đó lực không cần tăng nữa, biến dạng vẫn tiếp diễn và dẫn đến phá huỷ kim loại. b/ Tính dẻo của kim loại Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại d−ới tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào hàng loạt nhân tố khác nhau: thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứng suất chính, ứng suất d−, ma sát ngoài, lực quán tính, tốc độ biến dạng Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi tăng nhiệt độ, tính dẻo tăng. Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh h−ởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại. Qua thực nghiệm ng−ời ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đ−ờng hoặc chịu ứng suất kéo. ứng suất d−, ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo của kim loại cũng giảm. 4.2. Cán kim loại 4.2.1.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 đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 46 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 α A A βC N T A I B T ho l B h1 β P B’ A’ A’ B A H.4.2. 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 l F kéo dài: à = 1 = 0 l0 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 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 đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 47 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. 4.2.2. Sản phẩm cán Sản phẩm cán rất đa dạng, đ−ợc phân ra bốn nhóm chính: dạng hình, dạng tấm, dạng ống và dạng đặc biệt. a/ Loại hình: Các sản phẩm dạng hình đ−ợc chia ra dạng hình đơn giản (a), gồm có thanh, thỏi tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, lục giác, bán nguyệt và dạng hình phức tạp (b) có tiết diện chữ V, U, I, T, Z a. Dạng hình đơn giản b. Dạng hình phức tạp b/ Loại tấm: Các sản phẩm dạng tấm đ−ợc phân loại theo chiều dày của tấm thành: • Mỏng: s = 0,2ữ3,75 mm; b = 600ữ2200 mm. • Dày: s = 4ữ60 mm; b = 600ữ5000 mm; l = 4000ữ12000mm. • Cuộn: s = 0,2ữ2 mm; b = 200ữ1500 mm; l = 4000ữ60.000 mm. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 48 c/ Loại ống: Các sản phẩm dạng ống đ−ợc phân ra: ống không hàn và ống có mối hàn. • ống không hàn đ−ợc cán từ phôi thỏi có φ = 5ữ426 mm, chiều dày thành ống S = 0,5ữ40 mm. • ống có mối hàn đ−ợc chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đó cán để hàn giáp mối với nhau. Loại này có đ−ờng kính ngoài đến 720 mm và chiều dày đến 14 mm. d/ Loại hình đặc biệt: Các sản phẩm đặc biệt gồm các loại có hình dáng đặc biệt theo yêu cầu riêng nh− vỏ ô tô và các loại có tiết diện thay đổi theo chu kỳ. 4.2.3. Thiết bị cán a/ Các bộ phận chủ yếu của máy cán 1 2 3 4 5 6 5 4 7 H.4.3. Sơ đồ cấu tạo máy cán 1. Trục cán 2. Trục các đăng 3. Hộp phân lực 4. Khớp nối 5. Bánh đà 6. Hộp giảm tốc 7. Động cơ Giá cán: Là bộ phận chủ yếu của máy cán bao gồm: các trục cán gối lên ổ đỡ và gối tựa đ−ợc đặt trong cửa sổ của thân máy, có hệ thống nén trục và cân bằng trục. Trục cán: Gồm ba phần: thân trục cán (3), cổ trục (2) và đầu chữ thập (1). Thân trục cán có dạng trục trơn (a) hoặc có các rãnh tạo lỗ hình (b), cổ trục để lắp ổ đỡ, đầu chữ thập là chỗ nối với bộ phận truyền dẫn. 3 3 1 2 1 2 a. Trục cán thẳng b. Trục cán thép hình H.4.4. Trục cán đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 49 Trục truyền: Truyền mô men xoắn từ hộp phân lực đến cho các trục cán. Có 3 loại trục truyền: Trục khớp nối hoa mai có cấu tạo đơn giản, góc nâng không lớn dùng rộng rãi ở các máy cán hình, máy cán tấm và máy cán cỡ nhỏ phi tiêu chuẩn. Trục khớp nối vuông: dùng nhiều trong các máy cán cỡ nhỏ phi tiêu chuẩn, máy cán hỗn hợp vừa cán hình vừa cán tấm, hợp lý nhất là khi dùng các loại máy cán có đ−ờng kính trục 50ữ200 mm. Trục khớp nối vạn năng: Có khả năng truyền mô men xoắn cho trục cán ở góc nghiêng α = 00ữ100. Nó đ−ợc sử dụng nhiều trong máy cán, đặc biệt trong các loại máy cán phôi, máy cán phá, máy cán tấm dày, máy cán ren v.v Hộp bánh răng chữ V: Phân phối mômen xoắn ra cho các trục cán. Các bánh răng đ−ợc chế tạo từ thép 40Cr hoặc 40CrNi, răng xiên 2 phía có khả năng chịu tải lớn và chống đ−ợc lực dọc trục. Hộp giảm tốc: đ−ợc chế tạo từ các bánh răng xiên có từ một đến 3 cấp, mỗi cấp có tỷ số truyền từ 4 đến 6, hộp giảm tốc 3 cấp ít dùng. b/ Phân loại máy cán • Căn cứ theo số l−ợng trục cán: a/ b/ c/ d/ e/ H.4.5. Phân theo số l−ợng trục cán a- máy cán 2 trục, b-máy cán 3 trục, c- máy cán 2 trục kép, d- máy cán nhiều trục, e-máy cán vạn năng. • Căn cứ theo công dụng: Máy cán phôi; máy cán thép hình; máy cán thép ống, máy cán đặc biệt. • Căn cứ theo đ−ờng kính trục: Hạng lớn: φ >600 mm, vừa: φ =360ữ550 mm, nhỏ: φ = 240ữ350 mm. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 50 • Căn cứ theo sự bố trí trục cán: a b. c e d g H.4.6. Cách bố trí trục cán a-máy cán đơn, b-máy cán đ−ờng thẳng, c-máy cán hai cấp, d-máy cán nhiều cấp, e-máy cán bán liên tục, g-máy cán liên tục. 4.2.4. 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. a b d c a d c a) Cán rộng b) Cán dài b 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. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 51 b/ Cán thép hình Cán thép hình đơn giản: Quá trình cán các loại thép hình đơn giản th−ờng qua nhiều lần cán với trục cán hình, các b−ớc cán thô tiến hành với các lỗ hình có biên 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. o 90 o a 90 o 90 90o b c H.4.7. Sơ đồ cán một số thép hình a) Cán thép tròn b) Cán thép vuông c) Cán thép góc 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.4.8. 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. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 52 4.3. Kéo kim loại 4.3.1. Thực chất, đặc điểm và công dụng a/ 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. b/ 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 12ữ14 và độ bóng Ra = 0,63 ữ 0,32. c/ 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 4 a) b) H.4.9. Sơ đồ kéo sợi a/ Kéo sợi b) Kéo ống 1) Phôi 2) Khuôn kéo 3) Sản phẩm 4) Lõi sửa lỗ 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. 4.3.2. 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 d σ hệ số kéo dài: K ==+0 1 d1 Pfg()1+ cot α đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 53 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 10d n−10 1 k 2 k k 2 n k k n n d0 lgdd0 − lg n k =⇒nklg = lg d0 − lg dn ; ta có: n = dn 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. Lực kéo sợi có thể xác định: F0 PF=+σα lg1 ()1 fg cot (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. 4.3.3.Dụng cụ và thiết bị kéo sợi a/ Khuôn kéo: Khuôn kéo sợi gồm khuôn (1) và đế khuôn 12 (2), biên dạng lỗ hình của khuôn gồm 4 phần: đoạn côn (I) là phần làm việc chính của khuôn có góc o 0 0 côn β = 24 ữ36 (th−ờng dùng nhất là 26 ), đoạn β IV o II I côn vào (II) có góc côn 90 là nơi để phôi vào và III chứa chất bôi trơn, đoạn thẳng (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 đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 54 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. 2 1 3 4 H.4.10. 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 (3) 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. Máy kéo sợi nhiều khuôn kéo có sự tr−ợt (b) thì các khuôn kéo có tiết diện giảm dần và giữa những khuôn kéo là những con lăn (3). Sự quay của trống (4) đồng thời tạo nên tổng lực kéo của các khuôn. 1 2 3 a 1 2 3 4 b. H.4.11. Máy kéo có tang cuộn a-Máy kéo một khuôn; b- Máy kéo nhiều khuôn đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 55 4.4. ép kim loại 4.4.1. 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: 1 2 3 4 3 2 3 4 1 2 4 1 5 a/ b/ c/ H.4.12. Sơ đồ nguyên lý ép kim loại a, b) ép sợi, thanh c) 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 ép nghịch. Với ép thuận (a), khi pistông (1) ép, kim loại trong xi lanh (2) bị ép qua lỗ hình 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 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. 4.4.2. Khuôn ép Về kết cấu, khuôn ép có ba dạng: hình côn (a), hình phễu (b) và hình trụ (c). a b c H.4.13. Kết cấukhuôn ép đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 56 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. 4.4.3. Đặc điểm và ứng dụng ép là ph−ơng pháp sản xuất các thanh 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 thanh kim loại màu có đ−ờng kính từ 5ữ200 mm, các ống có đ−ờng kính trong đến 800 mm, chiều dày từ 1,5ữ8 mm và một số prôfin khác. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 57 4.5. Rèn tự do 4.5.1. Thực chất, đặc điểm và dụng cụ rèn tự do Rèn tự do là một ph−ơng pháp gia công áp lực mà kim loại biến dạng không bị khống chế bởi một mặt nào khác ngoài bề mặt tiếp xúc giữa phôi kim loại với dụng cụ gia công (búa và đe). D−ới tác động của lực P do búa (1) gây ra và phản lực N từ đe (3), khối kim loại (2) biến dạng, sự biến dạng chỉ bị khống chế bởi hai mặt trên và d−ới, còn các mặt xung quanh hoàn toàn tự do. 1 P 2 3 N H.4.14. Sơ đồ rèn tự do a/ Đặc điểm • Độ chính xác, độ bóng bề mặt chi tiết không cao. Năng suất thấp • Chất l−ợng và tính chất kim loại từng phần của chi tiết khó đảm bảo giống nhau nên chỉ gia công các chi tiết đơn giản hay các bề mặt không định hình. • Chất l−ợng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề của công nhân. • Thiết bị và dụng cụ rèn tự do đơn giản. • Rèn tự do đ−ợc dùng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc hay hàng loạt nhỏ. Chủ yếu dùng cho sửa chữa, thay thế. b/ Dụng cụ Nhóm1: Là những dụng cụ công nghệ cơ bản nh− các loại đe, búa, bàn là, bàn tóp, sấn, chặt, mủi đột. Nhóm 2: Là những dụng cụ kẹp chặt nh− các loại kềm, êtô và các cơ cấu kẹp chặt khác. Nhóm 3: Là những dụng cụ kiểm tra và đo l−ờng: êke, th−ớc cặp (đo trong đo ngoài, đo chiều sâu, các loại compa. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 58 4.5.2. Thiết bị rèn tự do Thiết bị rèn tự do bao gồm: Thiết bị gây lực, thiết bị nung, máy cắt phôi, máy nắn thẳng, máy vận chuyển.v.v Rèn tự do có thể tiến hành bằng tay hoặc bằng máy. Rèn tay chủ yếu dùng trong sản xuất sửa chữa, trong các phân x−ởng cơ khí chủ yếu là rèn máy. Theo đặc tính tác dụng lực, các máy dùng để rèn tự do đ−ợc chia ra: máy tác dụng lực va đập (máy búa), máy tác dụng lực tĩnh (máy ép). Trong đó, máy búa hơi là thiết bị đ−ợc sử dụng nhiều nhất. Hình sau trình bày sơ đồ của một máy búa hơi. Máy búa hơi có hai xi lanh, một xi lanh khí (5) và một xi lanh búa (9). Giữa hai xi lanh có van phân phối khí (7) để điều khiển sự cấp khí nén từ xi lanh nén sang xi lanh đầu búa. 7 8 6 5 9 10 4 11 3 2 12 13 1 14 H.4.15. Sơ đồ nguyên lý máy búa hơi 1- Động cơ điện 2- Bộ truyền đai 3- Trục khuỷu 4- Tay biên 5- Xi lanh ép 6-Pistông ép 7- Van phân phối khí 8- Pistông búa 9- Xi lanh búa 10- Đe trên 11- Đe d−ới 12- gối đỡ đe 13-Bệ đe 14- bàn đạp điều khiển Nguyên lý làm việc của máy búa: Động cơ 1 truyền động cho trục khuỷu 3 qua bộ truyền đai 2. Thông qua biên truyền động 4 làm cho pittông ép 6 chuyển động tịnh tiến tạo ra khí ép ở buồng trên hoặc buồng d−ới trong xi lanh búa 9. Tuỳ theo vị trí của bàn đạp điều khiển 14 mà hệ thống van phân phối khí 7 sẽ tạo ra những đ−ờng dẫn khí khác nhau, làm cho pittông búa 8 có gắn thân pittông búa và đe trên 10 chuyển động hay đứng yên trong xi lanh búa 9. Đe d−ới 11 đ−ợc lắp vào gối đỡ đe 12, chúng đ−ợc giữ chặt trên bệ đe 13. Ngoài máy búa hơi trong thực tế còn sử dụng các loại máy sau đây trong rèn tự do: Máy búa hơi n−ớc- không khí ép rèn tự do, Máy búa ma sát kiểu ván gỗ, Máy búa lò xo. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 59 4.5.3. Những nguyên công cơ bản của rèn tự do Công nghệ rèn tự do một sản phẩm nào đó th−ờng bao gồm nhiều nguyên công khác nhau. Tuỳ theo yêu cầu về kỹ thuật, hình dáng của chi tiết gia công và dạng phôi ban đầu mà lựa chọn những nguyên công và thứ tự tiến hành khác nhau. a/ nguyên công Vuốt Nguyên công làm giảm tiết diện ngang và tăng chiều dài của phôi rèn. Dùng để rèn các chi tiết dạng trục, ống, dát mỏng hay chuẩn bị cho các nguyên công tiếp theo nh− đột lỗ, xoắn, uốn. Thông th−ờng khi vuốt dùng búa phẳng, nh−ng khi cần vuốt với năng suất cao hơn thì dùng búa có dạng hình chữ V hoặc cung tròn. Cần đảm bảo các thông số kỹ thuật hợp lý: Kích th−ớc chi tiết ban đầu là b0,h0; kích th−ớc sau khi vuốt là b, h; kích th−ớc đe L, B. s - gọi là b−ớc vuốt. c b0 b ∆h h s 0 h L B H.4.16. Sơ đồ vuốt kim loại • Để tranh tật gấp nếp cho sản phẩm thì: s > ∆h và cần đảm bảo thế nào để cho b 0 ≤ 2 ữ 2,5 . Để tăng năng suất vuốt thì: s << b. h0 • Để cho bề mặt sản phẩm đ−ợc phẳng thì: s ≈ (0,4ữ0,8)c • Khi vuốt phôi là thỏi thép đúc thì tiến hành vuốt từ giữa ra để dồn các khuyết tật ra hai đầu rồi cắt bỏ. • Đối với thép cán thì vuốt từng đoạn một từ ngoài vào trong, vì hai đầu chóng nguội. • Khi cần vuốt nhanh đến tiết diện nhỏ yêu cầu, thì tr−ớc tiên vuốt thành tiết diện chữ nhật hay vuông cho dễ, lúc gần đạt đến kích th−ớc cần thiết ng−ời ta mới tu chỉnh cho đúng theo thành phẩm. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 60 • Khi muốn chuyển đổi phôi có tiết diện vuông thành chi tiết có tiết diện tròn với chiều dài thay đổi không đáng kể thì chọn cạnh của phôi bé hơn đ−ờng kính của chi tiết 2ữ3%. • Khi phôi có tiết diện hình tròn mà chi tiết có tiết diện hình chữ nhật mà muốn chiều dài không thay đổi đáng kể thì đ−ờng kính của phôi D đ−ợc 2ab+ a a tính: D = nếu ≥ 2 ; D = 1,3a nếu 〈2 3 b b a,b - cạnh lớn và cạnh nhỏ của tiết diện chi tiết. Một số ph−ơng pháp vuốt đặc biệt: Vuốt trên trục tâm: Nhằm giảm chiều dày và tăng chiều dài chi tiết, đ−ờng kính trong của phôi hầu nh− không đổi. Lồng phôi vào trục tâm (có d = d trong của phôi có độ côn 3ữ12 Búa mm/m) và tiến hành gia công trên Chi tiết đe dạng chữ V và búa phẳng. Nếu trục tâm lớn thì bên trong có lỗ rỗng dẫn n−ớc làm nguội nếu là Trục tâm lần vuốt đầu thì trục tâm phải Đe nung tr−ớc khoảng 150ữ2000C. Khi vuốt thì vuốt dần từng đoạn H.4.17. Sơ đồ vuốt trên trục tâm từ 2 đầu vào giữa để dể lấy chi tiết ra khỏi trục tâm. Mở rộng đ−ờng kính trên trục tâm: dùng vuốt các chi tiết dạng ống nhằm tăng đ−ờng kính trong, b đ−ờng kính ngoài, giảm chiều P búa dày thành ống mà chiều dài hầu nh− không đổi. Trục tâm có đ−ờng kính nhỏ hơn lỗ phôi từ 50ữ150 mm, chiều dài công tác a l lấy lớn hơn chiều dài phôi l a khoảng 50ữ100 mm. Trục tâm càng bé thừ năng suất vuốt càng cao nh−ng độ cứng vững kém. H.4.18. Sơ đồ mở rộng lỗ trên trục tâm Búa gia công có b > l. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 61 b/ Nguyên công chồn Là nguyên công nhằm tăng tiết diện ngang và giảm chiều cao phôi. Nó th−ờng là nguyên công chuẩn bị cho các nguyên công tiếp theo nh− đột lỗ, thay dạng thớ trong tổ chức kim loại, làm bằng đầu, chuyển đổi kích th−ớc phôi. Chồn toàn bộ: là nung cã chiều dài phôi, khi chồn th−ờng xảy ra các tr−ờng hợp sau: h Tr−ờng hợp 1: khi 0 〈2 thì vật chồn có dạng hình trống (a). d0 h Tr−ờng hợp 2: khi 0 ≈ữ225, có thể xảy ra các hiện t−ợng sau: d0 • Lực đập đủ lớn: vật chồn có dạng 2 hình trống chồng khít lên nhau (b). • Lực đập trung bình: 2 hình trống kép không chồng khít lên nhau (c). • Lực đập nhỏ và nhanh: vật chồn có 2 đầu loe ra (d). h Tr−ờng hợp 3: khi 0 〉25, vật chồn dể bị cong, cần nắn thẳng rồi chồn tiếp (đ). d0 d 0 h0 a b c d đ H.4.19. Chồn toàn bộ Chồn cục bộ Chỉ cần nung nóng vùng cần chồn hay làm nguội trong n−ớc phần không cần chồn rồi mới gia công. Cũng có thể nung nóng toàn bộ rồi gia công trong những khuôn đệm thích hợp. H.4.20. Chồn cục bộ đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 62 c/ nguyên công Đột lỗ Đột lỗthông suốt: • Nếu chi tiết đột mỏng và rộng thì không cần lật phôi trong quá trình đột. Cần phải có vòng đệm để dể thoát phoi. Nếu chiều dày vật đột lớn thì đột đến 70ữ80% chiều sâu lỗ, lật phôi 1800 để đột phần còn lại. h • Nếu lỗ đột quá sâu ( > 25, ) thì khi hết mũi đột ta dùng các trụ đệm để đột d đến chiều sâu yêu cầu. • Nếu lỗ đột có đ−ờng kính quá lớn (D>50ữ100mm) nên dùng mũi đột rỗng để giảm lực đột. Đột lỗ không thông: Đ−ợc coi nh− là giai đoạn đầu của đột lỗ thông, song để biết đ−ợc chiều sâu lỗ đã đột thì trên mũi đột và trụ đệm phải đ−ợc khắc dấu. không dùng đ−ợc mủi đột rỗng. Nếu lỗ đột lớn tr−ớc hết dùng mũi đột nhỏ để đột, sau đó dùng mũi đột lớn dần cho đến đ−ờng kính yêu cầu. Vì rằng sự biến dạng trong khi đột lỗ không thông rất khó khăn. l−u ý: • L−ỡi cắt của mũi đột phải phẳng, sắc đều, có độ cứng cao và nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục tâm của nó. • Lực đập của búa phải phân bố đều và phải vuông góc với đ−ờng tâm trục. • Khi đột đến 10ữ30mm thì nhấc mũi đột lên và cho chất chống dính vào (bột than, bột grafit ) rồi mới đột tiếp. đà nẵng - 2002
giáo trình: cơ khí đại c−ơng 63 4.6. Dập thể tích 4.6.1. Khái niệm chung a/ Định nghĩa Dập thể tích là ph−ơng pháp gia công áp lực trong đó kim loại biến dạng trong một không gian hạn chế bởi bề mặt lòng khuôn. Quá trình biến dạng của phôi trong lòng khuôn phân thành 3 giai đoạn: giai đoạn đầu chiều cao của phôi giảm, kim loại biến dạng và chảy ra xung quanh, theo ph−ơng thẳng đứng phôi chịu ứng suất nén, còn ph−ơng ngang chịu ứng suất kéo. p 1 Giai đoạn 2: kim loại bắt đầu lèn kín cửa ba-via, kim loại chịu ứng suất nén khối, 2 mặt tiếp giáp giữa nữa khuôn trên và d−ới ch−a áp sát vào nhau. Giai đoạn cuối: kim 3 loại chịu ứng suất nén khối triệt để, điền 6 đầy những phần sâu và mỏng của lòng 5 khuôn, phần kim loại thừa sẽ tràn qua cửa 4 bavia vào rãnh chứa bavia cho đến lúc 2 bề H.4.20. Sơ đồ kết cấu của một bộ khuôn rèn mặt của khuôn áp sát vào nhau. 1-khuôn trên; 2- rãnh chứa ba-via; 3- khuôn d−ới; 4- chuôi đuôi én; 5- lòng khuôn; 6- cửa ba-via b/ Đặc điểm • Độ chính xác và độ bóng bề mặt phôi cao (cấp 6 - 7; RZ = 80 ữ 20) • Chất l−ợng sản phẩm đồng đều và cao, ít phụ thuộc tay nghề công nhân. • Có thể tạo phôi có hình dạng phức tạp hơn rèn tự do. • Năng suất cao, dễ cơ khí hoá và tự động hóa. • Thiết bị cần có công suất lớn, độ cứng vững và độ chính xác cao. Chi phí chế tạo khuôn cao, khuôn làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp lực cao. Bởi vậy dập thể tích chủ yếu dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối. 4.6.2. Thiết bị dập thể tích Thiết bị dùng trong dập thể tích bao gồm nhiều loại khác nhau nh− thiết bị nung, thiết bị vận chuyển, máy cắt phôi, thiết bị làm nguội, thiết bị kiểm tra v.v Tuy nhiên ở đay ta chỉ nghiên cứu một số máy gia công chính. Dập thể tích đòi hỏi phải có lực dập lớn, bởi vậy các máy dập phải có công suất lớn, độ cứng vững của máy cao. Mặt khác, do yêu cầu khi dập khuôn trên và đà nẵng - 2002