Thiết kế quy trình chế tạo cần khởi động Nouvo

ng nghệ của các nước tiên tiến trên thế giới. Là một sinh viên khoa cơ khí, chuyên ngành GCAL khóa 43 trường ĐHBK, sau 5 năm rèn luyện và học tập, được sự đồng ý của bộ môn GCAL em được làm tốt nghiệp với nhiệm vụ tham gia thiết kế quy trình chế tạo cần khởi động Nouvo. Do lần đầu tham gia thiết kế nên chắc chắn bản đồ án này của em không chánh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận sự đóng góp ý kiến đóng góp của thầy, cô và những ai quan tâm đến nội dung mà đồ án náy trình bày. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc ,em xin chân thành cảm ơn thây Phí Văn Hào đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn GCAL-ĐHBK-Hà Nội đã nhiệt tình truyền đạt, trang bị cho em những kiến thức cơ sở trong thời gian học tập và làm đề tài tốt nghiệp tại trường. Cuối cung em xin cám ơn ban lãnh đạo trường ĐHBK Hà Nội đã tạo điều kiện cho chúng em học tập tót ở mái trường này. Hà nội - Ngày 24 tháng 5 năm 2003. Sinh viên Vũ Mạnh cường PHần I. Tổng quan về cần khởi động NouVO. I. cần khởi động trong công cuộc nội địa hóa. Ngày nay cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế đất nước, nhu cầu đi lại của con người ngày càng cao. Bên cạnh đó mục tiêu của Đảng và chính phủ về công nghiệp hoá và hiện đại hóa đất nước, đã thúc đẩy sự phát triển của nền công nghiệp xe máy Việt Nam. Nội địa hoá là một trong những vấn đề hàng đầu trong quá trình phát triển kinh tế của nước ta hiện nay. Xuất phát từ một nước có nền công nghiệp còn thấp kém, chúng ta đã không ngừng hiện đại hoá công nghiệp hoá đất nước để từng bước trở thành một nước có nền công nghiệp phát triển. Đi theo định hướng đó chúng ta đã dần dần nội địa hoá các sản phẩm để dần tới nội địa hoá hoàn toàn. Với sức hấp dẫn lớn của thị trường Việt Nam, nhiều công ty xe máy lớn đến đầu tư sản xuất vào Việt Nam. Nhưng do tính chất kinh tế, các công ty này đã đặt nhiều chi tiết sản suất tại các xí nghiệp sản suất của ta. Điều đó đã tạo thuận lợi lớn cho chúng ta từng bước nội địa hoá, dần dẫn tới sản xuất tạo được loại xe máy mang thương hiệu của Việt Nam,trong đó có chi tiết cần khởi động xe máy. Cần khởi động xe máy là một chi tiết rất phức tạp. Mỗi loại xe có một tiêu chuẩn và hình dáng khác nhau. Điều đó đòi hỏi người kỹ sư phải lắm vững và phong phú về công nghệ sản xuất. Do tính chất cạnh tranh của nền kinh tế thị trường một công ty hay một doanh nghiệp sản xuất muốn tồn tại và phát triển thì yếu tố chất lượng, năng suất là hai yếu tố hàng đầu. Điều đó đòi hỏi người kĩ sư công nghệ phải hội tụ rất nhiều yếu tố để có thể chủ động trong nền kinh tế thị trường. Hiện nay có rất nhiều cơ sở sản xuất của ta sản xuất cần khởi động như Công ty Cổ phần dụng cụ xuất khẩu. Ngoài trang thiết bị tương đối đầy đủ, họ còn có một đội ngũ kĩ sư lành nghề và dầy dặn kinh nghiệm. Điều đó đã tạo thuận lợi cho họ có một chỗ đứng trong nền kinh tế thị trường. II. khái quát trung về cần khởi động nouvo Cấu tạo. Cấu tạo cần khởi động NOUVO gồm 4 chi tiết. - Thân cần khởi động 1 ; - Lò xo3; - Pê đan 2. ; - Bạc chặn 4; Thành phần cấu tạo cần khởi động NOUVO. Trong 4 chi tiết, có 3 chi tiết sản xuất bằng phương pháp GCAL. Các phương pháp sản xuất. Thân: dập nóng. Pê đan: dập nguội. Bạc chặn: Cắt + Đột. Tính năng của cần khởi động. Mục đích sử dụng cần khởi động là tác động vào trục khuỷu thông qua hệ thống bánh răng làm cho Pít tông khởi động nạp nhiên liệu vào và bugi đánh lửa làm cho máy khởi động. Nguyên lý hoạt động. Pêđan tác động vào cần khởi động thông qua vấu. Bạc chặn và lò xo bảo đảm Pêđan luôn luôn tiếp xúc với thân cần khởi động. Phần II. Công nghệ dập chế tạo Thân cần khởi động nouvo. A. thiết kế quy trình công nghệ. phân tích bản vẽ chi tiết vật rèn. Để giải quyết một số vấn đề có liên quan đến việc lập quy trình công nghệ và thiết kế khuôn thì ta chú ý đến các đặc điểm cơ bản sau của vật rèn . 1) Về hình dạng của vật rèn - Là một vật rèn có trục chính và đường phân khuôn cong - Phần đầu to rồi thuôn dần. ở phần thân và đuôi có vấu - Kích thươc và trọng lượng nhỏ. Vậy vật rèn thuộc nhóm I 2. Kích thước của phôi: – Chiều dài lớn nhất : Lvr max = 196 mm. - Chiều rộng lớn nhất: Bvr max = 25 mm . - Chiều cao lớn nhất : hvr max = 16 mm. 3. Diện tích vật rèn trên mặt phân khuôn: Fvr =3500 mm2 4. Chu vi vật rèn trên hình chiếu bằng : Cvr = 490 mm. 5. Thể tích vật rèn :Vvr = 38500 mm3 6. Trọng lượng của vật rèn: Gvr =0.4 kg 7. Chiều cao trung bình của vật rèn: hvrtb = =16 mm. Chiều rộng trung bình của vật rèn trên hình chiếu bằng : Bvrtb = hay Bvrtb = 15 mm 8. Vật liệu vật rèn : mác thép C45 9. Điều kiện kĩ thuật như trên bản vẽ chi tiết. II. lựa chọn phương án ban đầu. Sau khi đã phân tích những đặc điểm cơ bản của vật dập ta đưa ra được các phương án công nghệ ban đầu sau . 1. Thiết bị rèn dập . Ta có thể dập trên - Máy búa. - Máy ép trục khuỷu. - Máy ép ma sát trục vít . 2. Lòng khuôn. Ta có thể dập trong lòng khuôn: - Lòng khuôn kín - Lòng khuôn hở. 3.Phân tích, lựa chọn phương án ban đầu. 3.1 . Máy búa: Là một trong các loại thiết bị thông dụng nhất để dập thể tích. Các loại máy búa dùng để dập thể tích như búa ván, búa không bệ đe và chủ yếu là các loại máy búa hơi nước . Chúng có những ưu nhược điểm chủ yếu sau: 1. Có thể điều chỉnh năng lượng va đập một cách rất dễ dàng, khi sử dụng các nhát dập nhẹ cho các nguên công chuẩn bị phôi thì số nhát dập trong một phút của máy búa tăng lên và khi sử dụng các nhát dập đơn nhát với toàn bộ năng lượng của búa thì số hành trình của búa giảm đi. 2. Vì búa có hành trình không cố định cho nên ta có thể dập nhiều nhát trên một lòng khuôn. Ưu điểm này đặc biệt quan trọng khi dập trong các lòng khuôn cuối cùng. Nhờ có những ưu điểm này của máy búa nên trong thời gian trước đây tất cả chi tiết lớn được dập trên máy búa. Vì tốc độ biến dạng trên máy búa rất cao cho nên khả năng điền đầy các lòng khuôn trên máy búa rất tốt. Tuy vậy trong quá trình sử dụng máy búa người ta đã thấy chúng có những nhược điểm sau đây. Trang bị cho máy búa cồng kềnh đắt tiền vì bao giờ máy búa cũng đòi hỏi phải có hệ thống hơi nước. Hệ số sử dụng hữu ích năng lượng dập bằng máy búa rất thấp(3% ). Năng suất lao động không lớn lắm, đặc biệt là khi sử dụng khuôn có nhiều lòng khuôn, khi dập các nguyên công chuẩn bị thì búa không sử dụng hết năng lượng. Điều kiện làm việc của công nhân rất nặng nhọc, khó cơ khí hoá và tự động hoá của quá trình sản xuất . Khi dập trong máy búa vì góc nghiêng các thành lòng khuôn lớn do khó sử dụng hệ thống cần đẩy. Nên lượng thừa và lượng dư lớn. Độ chính sác của các vật dập không cao. Do rung động lớn của máy búa mà nhà cử và các thiết bị khác bị ảnh hưởng lớn. Rất hay gẫy cán búa. 3.2. Máy ép trục khuỷu. So với máy búa máy ép trục khuỷu có những ưu điểm lớn sau đây. Hiệu suất cao, nếu tính quy ra năng lượng của chất đốt như là đối với máy búa quy về đến than đốt nồi hơi thì năng lượng của máy ép trục khuỷu cao gấp tới hai lần so với máy búa (6%). Năng suất lao động cao vì mỗi nhát dập là một sản phẩm. Trong khi đó trên máy búa thì nhiều nhát dập mới được một sản phẩm. Độ chính sác của vật dập cao hơn, vì hành trình của máy cố định cho nên đảm bảo kích thước và chiều cao dập. Mặt khác do khuôn trên máy ép trục khuỷu hoàn thiện hơn cho nên hạn chế sự dịch chuyển tương đối giữa hai nửa khuôn. Hệ số sử dụng kim loại cao vì khuôn dập có thể làm cần đẩy. Điều kiện làm việc của công nhân tốt hơn. Giá thành sản phẩm trên máy ép trục khuỷu thấp hơn vì tiết kiệm được kim loại. Nhờ máy dễ tự động và cơ khí hoá và dễ trang bị các thiết bị phụ bảo đảm an toàn lao động nên ít bị xảy ra tai nạn lao động. Nhược điểm chủ yếu dập thể tích trên máy ép trục khuỷu là giá của máy ép trục khuỷu cao hơn nhiều so với máy búa, và khả năng mắc kẹt ở vị trí chết dưới khi dập trên máy ép trục khuỷu hay sảy ra , làm chậm trễ quá trình dập và đôi khi còn làm hỏng máy . Sản phẩm trên máy ép trục khuỷu đa số là các sản phẩm dạng tròn hay đối xứng cần độ đồng tâm cao, kích thước phôi ban đầu yêu cầu phải thật chính xác còn dập trên máy búa sản phẩm đa dạng hơn như những vật dập dài và có nhánh phức tạp . Ngoài ra do số nhát dập /phút cao hơn nên thích hợp cho các nguyên công chuẩn bị phôi . 3.3. Máy ép ma sát trục vít. Máy ép ma sát trục vít về công nghệ có thể coi là máy búa.Vì năng lượng của nó là năng lượng rơi của các bộ phận rơi. Tuy vậy về mặt công nghệ thì máy ép trục vít lại gần giống với máy ép trục khuỷu hơn. Chiều dài hành trình của máy ép ma sát trục vít không cố định cho nên có thể dập nhiều lần chi tiết trên một lòng khuôn. Nhưng thường thì máy chỉ có một lòng khuôn cho nên ta chỉ sử dụng trong các sản phẩm dùng một lòng khuôn. Qua những phân tích trên ta chọn thiết bị cho các nguyên công : - Nguyên công cắt phôi chuẩn bị dùng máy ép trục khưỷu vạn năng. - Nguyên công tạo hình phôi thân cần khởi động dập trên máy búa. - Nguyên công cắt vành biên và nắn phẳng dùng trên máy ép trục khuỷu vạn năng . Vì đây là sản phẩm nhỏ có dạng dài và hình dáng phức tạp nên ta chọn dập trong lòng khuôn hở, còn dập trong lòng khuôn kín chỉ thích hợp với những vật dập có hình dáng tương đối đơn giản thường gặp như tròn xoay hay gần như tròn xoay. III. Thành lập bản vẽ vật dập : Sau khi phương án công nghệ đã được chọ chính thức ta tiến hành lập bản vẽ vật dập . Bản vẽ vật dập được thiết lập căn cứ vào bản vẽ chi tiết . Các kích thước vật dập được tính bằng cách cộng thêm vào kích thước danh nghĩa của chi tiết một số đại lượng sau: - Lượng dư gia công cơ. - Dung sai vật rèn. - Lượng thêm. 1) Lượng dư gia công cơ . Tại một số mặt chi tiết yêu cầu độ chính xác và độ bóng cao. Thì sau khi dập song chi tiết phải gia công cơ cắt bỏ lớp bề mặt phôi bị thoát các bon và có nhiều khuyết tật tạo độ bóng và độ chính sác cần thiết. Cho nên ta phải tạo vật rèn lớn hơn chi tiết, bằng cách cộng thêm vào kích thước danh nghĩa chi tiết một đại lượng là . Chúng ta gọi là lượng dư gia công cơ. Giá trị của nó phụ thuộc và kích thước danh nghĩa và thiết bị rèn dập sử dụng trong quy trình công nghệ. Theo bảng 7.1 (sách tra cứu rèn và dập nóng ) ta có: Lượng dư gia công cơ theo- đường kính 10 : =1.5 mm. - Chiều cao h16 4:= 0.5mm. - Lỗ trên vật rèn ( dưới 30 mm ) không làm - Góc nghiêng dập 5+2 Kích thước cuối cùng của vật dập làm tròn theo hướng lớn hơn 0,5 mm Các mặt còn lại ta không phải gia công cơ . 2. Dung sai vật rèn. Vì rằng không bao giờ có thể tạo được vật rèn đúng với kích thước danh nghĩa của vật dập, không có sự sai lệch. Tuy nhiên sai lệch đó cũng nằm trong phạm vi cho phép. Hiệu số của kích thước lớn nhất danh nghĩa của vật dập và kích thước nhỏ nhất của vật dập là dung sai về hai phía của vật dập . Tra bảng 7.2 sách “tra cứu rèn và dập nóng” ta được: - Dung sai kích thước theo chiều dài ( như yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ chi tiết ) - Xê dịch tại mặt phân khuôn – 0,35mm ( cột 4 ). - Vành biên theo chu vi cắt – 0,5 mm ( cột 6 ). - Bán kính lượn các góc ngoài 1mm ( cột 8 ). 3. Lượng thêm; Do yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ . Cho nên một số mặt của chi tiết ta phải tăng lượng dư gia công cơ lên quá mức quy định. Ta gọi lượng tăng lượng dư gia công cơ ấy là “lượng thêm” . Lượng thêm này sẽ tạo ra một lượng kim loại trên vật rèn , lượng kim loại này sẽ được cắt đi trong quá trình gia công cơ . Sau khi dập, do lực ma sát giữa vật dập và thành lòng khuôn tại các mặt tiếp xúc, cho nên nếu ta làm các thàn lòng khuôn đứng thì vật dập sẽ dính chặt vào lòng khuôn, không lấy ra khỏi lòng khuôn được. Trong trường hợp dập trên máy búa ta phải làm thành lòng khuôn với góc nghiêng nhất định ( khoảng 5100 ). Trên thực tế còn có các yếu tố khác như: lực ma sát giữa vật dập và nửa khuôn trên ,lực này có tác dụng kéo vật dập ra khỏi lòng khuôn dưới: Lực đàn hồi do nửa khuôn dưới và cả hệ thống bệ đe sau khi đầu búa đe hạ xuống sẽ phản hồi trở lại và góp phần tung vật dập ra khỏi lòng khuôn ngoài ra các chất bôi trơn bị cháy, không khí trong lòng khuôn bị cháy, không khí trong lòng khuôn bị nén lại và do nóng cũng nở ra tạo ra lực đẩy vật dập ra khỏi lòng khuôn . Mặc dù tính toán như vậy nhưng trong thực tế ta vẫn thấy có các trường hợp vật dập dính vào lòng khuôn, đó là những trường hợp khi khuôn đã mòn nửa khuôn dưới do tiếp xúc với vật nóng nhiều hơn cho nên dễ bị mòn hơn nửa khuôn trên . Khi bị mòn thì độ bóng của khuôn giảm đi rất nhiều, tăng hệ số ma sát nên vật dập có thể bị dính vào lòng khuôn. Khi bị dính vào nửa khuôn dưới thì việc khắc phục không khó lắm . Ta chỉ cần đập mạnh một lần nữa thì vật dập sẽ bung lên do sự đàn hồi của nửa khuôn dưới và bệ đe. Đặc biệt quan trọng là khi vật dập dính vào khuôn trên, có thể gây ra hiện tượng vỡ khuôn, gẫy cán búa và vật dập bị bắn ra ngoài bắn vào công nhân và gây tai nạn lao động . Vì khi vật dập dính vào nửa khuôn trên thì khi đầu búa đi nên vật dập có thể bị bắn ra. Và còn nguy hiểm hơn là ta dập một lần nữa thì có thể vật dập rơi xuống truớc và nằm trên mặt gương rồi búa mới đập vào vật dập bị bắn ra ngoài rất nguy hiểm. Để khắc phục hiện hiện tượng này ta thường làm góc nghiêng nửa khuôn trên lớn hơn góc nghiêng của khuôn dưới . Vì vật dập chỉ có góc nghiêng ngoài nên ta thống nhất khuôn có một góc nghiêng. Khi thiết kế khuôn ta tham khảo số liệu kinh nghiệm và chọn : Góc nghiêng thành lòng khuôn Gọi h- chiều sâu lòng khuôn : = 17.5mm. b- chiều rộng lòng khuôn := 23mm. l- chiều dài lòng khuôn : =230mm. L: b >1.5 ; h:b <1 ta được =50 Lượng thừa trong trường hợp này chính là lượng thêm vào để tạo góc nghiêng thành lòng khuôn . 4. Bản vẽ vật rèn. 5. Bản vẽ vật rèn Gia công khuôn. Bản vẽ vật rèn nóng dùng để chế tạo lòng khuôn cuối cùng. Để thiết kế bản vẽ vật rèn nóng ta phải tuân theo những nguyên tắc sau. 1. Bản vẽ vật rèn nóng dựa trên bản vẽ vật rèn để kiểm tra. 2. Vật rèn cần phải vẽ theo tỷ lệ của bản vẽ kiểm tra. 3. Khi gia công khuôn mà có thước đã tính độ co ngót của kim loại thì chỉ vẽ vật rèn ở trạng thái nguội tức là tất cả các kích thước đều không tính đọ co ngót. Hầu hết các thước người ta tính lượng co ngót là: 1.5%. Phương pháp này đang được dùng phổ biến. Còn phương pháp khi gia công chỉ có thước đo và dụng cụ bình thường thì phải vẽ vật rèn ở trạng thái nóng và tất cả các kích thước đều tính đến độ co ngot hiện nay ít dùng. Ta chon phương pháp gia công khuôn có thước đo đã tính độ co ngót. Nên ta chỉ cần vẽ bản vẽ vật rèn ở trạng thái nguội. Khi gia công khuôn theo phương pháp trên. IV. Thiết kế Vành Biên và Rãnh Thoát Biên. 1. Rãnh thoát biên và các kích thước của nó. Như đã biết , khi dập trên khuôn hở bao giờ thể tích phôi cũng lớn hơn thể tích vật dập . lượng kim loại đó làm nhiệm vụ đóng cửa khuôn tạo áp lực trong lòng khuôn lớn để cho kim loại chảy vào góc hẹp, rãnh xây vào lòng khuôn. Sau đó lượng kim loại còn thừa còn lại trong lòng khuôn sẽ bị ép chảy ra khỏi lòng khuôn tạo tành lớp ba via lớn gọi là vành biên chu vi trên mặt phân khuôn gọi là cửa khuôn .Toàn bộ khối lượng kim loại thừa chảy từ lòng khuôn ra ngoài phải qua một rãnh hẹp gọi là cầu vành biên ra một rãnh rộng hơn là túi chứa kim loại. Cả khoảng không trên khuôn gồm cầu vành biên và rãnh thoát biên túi chứa kim loại gọi là rãnh thoát biên . Cho đến nay qua kinh nghiệm thực tế sản xuất người ta đã tìm ra 6 loại vành biên . Đối với chi tiết dập ta dùng rãnh thoát biên kiểu III. Các kích thước của nó được quy chuẩnvà tính toán theo vật dập . Muốn chọn kích thước rãnh thoát biên ta sử dụng công thức kinh nghiệm h = 0,015 ở đây FVd – diện tích hình chiếu vật dập trên mặt phân khuôn, tính bằng mm2 h - chiều cao cầu vành biên ( mm ) Ta có FVd = 3520 Thay vào ta được : h = 1. Tra bảng ta được h = 1 mm; h1 = 3 mm; r = 1 mm; b = 7mm ; b1 = 22 mm; Sr =80 m ; Từ những thông số trên ta thiết kế được rãn thoát biên như sau. 2.Thể tích vành biên . Để tính thể tích vành biên ta sử dụng công thức kinh nhiệm sau : Vv.b = Sr .L Trong đó - hệ số tính đến độ điền đầy rãnh thoát biên . Với các vật dập đơn giản thì = 0.3. L – chiều dài chu vi dập tính theo mặt phân khuôn tại trọng tâm tiết diện ngang của rãnh thoát biên L:=518 mm Thay vào ta được: Vv.b= 12432 mm2 Trong thiết kế khuôn dập , ta có thể tính được chiều cao cầu vành biên theo công thức kinh nghiệm nhưng vì trong công thức này không kể đến khó điền đầy lòng khuôn cục bộ, cho nên đại lượng h luôn là hằng số ( Vì chỉ có một giá trị FVd cho một vật dập ). Vậy thì ngay từ đầu ta phải dự đoán tại vùng kim loại sẽ khó điền đầy lòng khuôn, tại đó ta làm tăng trở lực biến dạng tại cửa khuôn. Có hai cách làm tăng trở lực biến dạng tại cửa khuôn: Làm giảm chiều cao h hoặc làm tăng chiều dài cầu vành biên b. Nhưng nếu làm giảm chiều cao cầu vành biên h sẽ khó cắt biên hơn vì lực cắt sẽ không đồng đều chu vi cắt cho nên ta làm tăng chiều dài cầu vành biên . Sau khi chế tạo khuôn cần tiến hành dập thử. Căn cứ vào vành biên của vật dập thử ta có thể kiểm tra rãnh thoát biên đã thiế kế đúng chưa đúng, trở lực biến dạng tại cửa khuôn nhỏ thì kim loại sẽ chảy vào rãnh thoát biên sớm quá, sau khi dập thử ta thấy chiều cao của vành biên bằng chiều cao của túi chứa kim loại trong rãnh thoát biên. Như vậy, sẽ xuất hiện lực Pt tác dụng từ khuôn vào vành biên làm cho tăng lực dâp cần thiết, hại khuôn và có trừơng hợp không điền đầy lồng khuôn. Muốn khắc phục hiện tượng này ta làm tăng trở lực biến dạng ở cửa khuôn sao cho sau khi dập thử ta thu được vành biên đạt yêu cầu nếu trở lực biến dạng ở cửa khuôn lớn quá cũng làm tăng lực dập cần thiết của máy dễ gây hiện tượng chiều cao vật dập lớn hơn yêu cầu, vành biên thì nhỏ quá, gây khó khăn cho việc gia công cơ và cắt biên , khuôn chóng bị hỏng vì áp lực đơn vị tác dụng vào lòng khuôn quá lớn . V. Chế độ nhiệt Quá trình rèn và dập nóng thường được thực hiện ở nhiệt độ cao, tùy theo mác thép và yêu cầu kĩ thuật ,người ta có thể rèn và dập nóng ở nhiệt dộ khác nhau, từ 750 1300. Vì vậy khi lập qui trình công nghệ cho một chi tiết người kĩ sư công nghệ phải chú ý đến những ảnh hưởng của nhiệt độ đến cơ tính của chi tiết. Khi rèn thép cán ta phải giải quiết hai vấn đề sau: - Tạo hình cho vật rèn có kích thước theo bản vẽ. - Tạo ra dộ hạt tối ưu và ứng suất dư tối thiểu. ở nhiệt độ từ 750 1300 kim loại hầu như hết hẳn tính đàn hồi và giảm trở lực biến dạng đi khoảng 10 lần; tăng tính dẻo lên khoảng vài chục phần trăm. Ngoài ra khi gia công áp lực ở nhiệt độ kể trên còn xảy ra qúa trình biến cứng và quá trình kết tinh lại. Cần chú ý đến một vài hiện tượng xấu xảy ra khi gia công kim loại ở nhiệt độ cao: - Hiện tượng thoát các bon bè mặt - Hiện tượng cháy kim loại thành vẩy rèn - Hiện tượng quá nhiệt hoặc cháy khi nung - Tạo ra vết nứt do ứng suất đư khi làm nguội không đúng chế độ . Chế độ nhiệt trong công ngệ rèn và dập thể tích được coi là tối ưi khi nó tạo điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình tạo hình và tạo ra sản phẩm có tính sử dụng cao nhất, nghĩa là tăng cơ tính, hạn chế các ảnh hưởng xấu. Người ta chia chế độ nhiệt ra làm ba giai đoạn: - Nung kim loại trước khi rèn . - Làm nguội kim loai trong quá trình gia công. - Làm nguội kim loai sau khi đã gia công xong. 1. Khoảng nhiệt độ rèn. Một trong những nhiệm vụ quan trọng trong khi xác định chế độ nhiệt cho gia công kim loại bằng áp lực là tìm ra khoảng nhiệt độ rèn nghĩa là xác định nhiệt độ bắt đầu rèn và nhiệt độ kết thúc rèn người ta chia nhiệt độ rèn ra làm hai loại :khoảng nhiệt độ cho phép và khoảng nhiệt độ cần thiết. Khoảng nhiệt độ cho phép có thể được biết khi biết các thông số cần thíêt của kim loại, vì vậy người ta thường xác định sơ bộ sơ bộ khoảng nhiệt độ này. Sau đó khi đã biết các thông số cần thiết của kim loại (về luyện kim về kim tương, về tính năng sử dụng của vật rèn) người ta mới có thể hiệu chỉnh lại. Khoảng nhiệt độ cho phép phụ thuộc chủ yếu và thành phần hoá học của kim loại. Khoảng nhiệt độ rèn nói chung nằm trong khoảng dưới nhiệt độ chảy và trên nhiệt độ kết tinh lại. Các nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại không gọi là rèn nóng nữa mà gọi là: Các nhiệt độ nửa nóng, nửa nguội và nguội. Để hiểu rõ khoảng nhiệt độ rèn, ta phân tích một vài hiện tượng xấu xảy ra khi nung kim loại. ở gần nhiệt độ chảy, kim loại mất tính dẻo của nó, các hạt đã bị chớm chảy ở các cạnh, tại đây quá trình ôxi hoá xảy ra tương đối mạnh, toàn bộ thể tích kim loại bị thoát các bon lớn. Người ta gọi các phôi nung đến trạng thái này là ‘cháy” và không rèn dược nữa. Tầm thấp hơn nhiệt độ cháy một chút có hiên tượng chảy cục bộ, tức là ở một số nơi nào đó các hạt phát triển mạnh, và cũng ở một số nơi nào đó kim loại phát triển mạnh, và cũng ở một số nơi kim loại cũng mất tính dẻo người ta gọi nhiệt độ này “ quá nóng” đối với phôi đúc thì có thể rèn ở nhiệt độ này nhưng với phôi cán thì cần phải ủ lại cho nhiệt độ giảm xuống và đồng đều trên toàn bộ thể tích mới có thể rèn được. Nhiều khi người làm công nghệ có thể hạ thấp giới hạn trên của khoảng nhiệt độ rèn cần thiết để tránh hiện tượng thoát cacbon hoặc giảm bớt lượng kim loại cháy thành vẩy rèn. Giới hạn dưới của khoảng nhiệt độ rèn không chỉ không chỉ phụ thuộc và loại thép (trước cùng tích hay sau cùng tích ) mà còn phụ thuộc vào thể tích vật rèn, vào chất lượng vật rèn, tiếp sau đó có phải nhiệt luyện hay không, phương pháp làm nguội (kể cả khả năng nhiệt độ sẵn có của vật rèn khi thôi rèn để sử dụng). Trong điều kiện sản suất nhiều khi vì các nguyên nhân khách quan như lực máy không đủ, thiếu khuôn ,cẩn phải tiết kiệm khuôn v.v..mà người ta có thể nâng giới hạn dưới của khoảng nhiệt độ rèn. Tuy nhiên trong các trương hợp như vậy thì chế độ nhiệt không thể coi là tối ưu. Khi xác định khoảng nhiệt độ rèn ta dựa vào các thông số sau; a). Giản đồ trạng thái của hợp kim b). Toàn bộ các thí ngiệm quan hệ với việc sác định tính chất của kim loại ở nhiệt độ cao và khi tăng các kết quả thí nghiệm đươc kiểm tra trong quá trình sản xuất (bản 2.1) c). Việc nghiên cứu cấu trúc kim loại phụ thuộc và thơì gian tăng nhiệt ở nhiệt độ cao(kích thước hạt, khuynh hướng quá nhiệt; sự đốt cháy và thoát các bon v.v..xem bản 2.1.) khoảng nhiệt độ rèn của thép C45 cho trong bảng 2.2 . Mác thép Nhiệt độ bắt đầu rèn Nhiệt độ kết thúc rèn Khoảng nhiệt độ rèn Không cao hơn Không thấp hơn C45 1260 850 760 1200 -800 2. Chế độ nung và làm nguội. 2.1. Nung phôi. Người ta cố gắng nung phôi với tấc độ cao nhất, vì như vậy sẽ giảm hao phí kim loại do cháy, giảm sự phát triển độ hạt do đó tăng tính dẻo, và cuối cùng là làm cho năng suất nung và dập cao (thường thì năng suất dập phụ thuộc và năng suất nung ).Tuy nhiên khi nung vơí tốc độ cao cần phải chú ý tránh hiện tượng nứt rạn gây nên .Trong các lò nung bằng ngọn lửa thì trước hết lơp lớp bề mặt phôi nhận đươc sự truyền nhiệt từ các phần tử rắn chảy trong ngon lửa, của các luồng hơi nóng chảy trong lò …sau đó các lớp bên trong phôi cũng tăng nhiệt độ dần dần do sự truyền nhiệt từ lớp kim loại từ lớp kim loại bề mặt vào vì kim loại có khả năng truyền nhiệt tốt. Chính vì vậy mà kim loại tinh khiết dễ nung hơn kim loại có chứa nhiều tạp chất. Tấc độ nung kim loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Sự chênh lệt giữa nhiệt độ lò và nhiệt độ phôi - Kích thước phôi và cách sắp xếp chúng trong lò. - Hệ số dẫn nhiệt độ của vật nung. Hệ số truyền nhiệt độ đươc tính theo công thức sau: Trong đó : - Hệ số dẫn nhiệt độ . - Hệ số truyền nhiệt độ. - Tỷ trọng . c - Nhiêt dung. Khi nhiệt độ của phôi càng tăng lên thì hệ số truyền nhiệt càng giảm (do đó hệ số dẫn nhiệt càng ngiảm) . Thoạt đầu sự chênh lệch nhiệt độ giữa lò và phôi thường lớn, lớp bề mặt phôi được nung nóng nhanh chóng và sự chên lệch nhiệt độ giữa lớp trong và lớp ngoài của phôi cũng lớn. Vì vậy lớp bề mặt thường bị rãn nở nhiệt nhiều hơn lớp bên trong do đó cũng hay xuất hiện các vết nứt vĩ mô hoặc các vết nứt tế vi. Đối với hai sản phẩm thân của cần khởi động không cho phép những vết nứt đó thì đương nhiên các vết nứt đó bị coi là phế phẩm. Nêú nung không đúng kĩ thuật thì phôi có thể bị nứt rất lớn và không thể dập dược nữa. Khi nung phôi với đường kính nhỏ của thép C45 ta có thể không tính đến tấc độ nung. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao trong sản xuất ta phải tính đến thời gian nung cần thiết .thời gian nung phôi được tính teo công thức của M.n. Đô-brô- khốt-tob như sau: T= akD ở đây T - thời gian nung tính bằng giờ a - hệ số tính đến cáh xếp phôi trong lò . k - hệ số tính dến thành phần các bon và thành phần các phân tố hợp kim trong kim loai. Tra trong bảng tính hệ số tính đến cách xếp phôi ta được: a=2. Đối với thép ít các bon: k =10 Từ đó ta có thời gian nung phôi của phôi thân cần khởi động là: T=2.10.0,002=0,0018 giờ Để tính thời gian nung một cách chính xác tốt nhất ta sử dụng công thức kinh nghiệm đã đươc ghi lại thành các chỉ tiêu hay trong sổ tay của ngành Ngoài phương pháp nung bằng ngon lửa ta có thể tham khảo một số phương pháp nung hiện đại như : - Nung bằng điện tiếp xúc - Nung bằng dòng điện cảm ứng - Nung bằng dung dịch điện phân 2.2. Làm nguội Quá trình làm nguội các vật rèn sau khi rèn,dập xảy ra ngược lại với quá trình nung nóng. Tất cả các hiện tượng xảy ra trong thép ở quá trình nung nóng thì đều được nhắc lại trong quá trình làm nguội theo thứ tự ngược lại . Quá trình làm nguội gồm hai giai đoạn : 1. Giai đoạn làm nguội trong khi rèn dập: Giai đoạn này kim loại được truyền nhiệt ra ngoài không khí và truyền nhiệt trực tiếp vào dụng cụ rèn -dập. Mặt khác phôi bị biến dạng sản ra nhiệt năng lai góp phần làm tăng nhiệt độ phôi . Đặc biệt là khi dập trên máy búa vì nó có tốc độ cao. Nhiệt năng này làm nung nóng phôi thêm. Điều này có thể nhận thấy bằng mắt thường nhiệt độ tại vùng biến dạng cao hơn các vùng khác (nhìn thấy màu của vùng biến dạng sáng hơn ). Tính toán tỷ mỉ xem ở thời gian nào vật rèn được làm nguội với tốc độ cao hơn là một việc rất khó, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Nhưng chúng ta cần phải chú ý rằng giảm tốc độ nguội của phôi trong giai doạn đang rèn- dập là một việc hết sức có kinh tế ,kỹ thuật nhất là đối với vật phải rèn dập lâu. Trong kĩ thuật người ta đã nghĩ cách ngăn cản sự toả nhiệt của phôi bằng con đường bức xạ. Nếu dùng các phương tiện ngăn bức xạ có thể tăng thời gian rèn lên đến 4060 %. Thời gian làm nguội của vật rèn từ nhiệt độ bắt đàu rèn đến nhiệt độ kết thúc rèn –dập sẽ giả định là thời gian gia công kim loại bằng áp lực. Tuy nhiên đối với chi tiết của cần khởi động thời gian gia công bằn áp lực nhanh nên ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của giai đoạn này. Làm nguội sau khi thôi rèn . Sau khi thôi rèn nếu chế độ làm nguội không đúng có thể xảy ra các hiện tượng cong vênh, nứt rạn. Nếu trong quá trình nung phôi bị nứt rạn nhỏ hoặc cong vênh thì rèn có khuyết tật này còn có thể khắc phục được nhưng sau khi thôi rèn mà chi tiết bị cong vênh hay nứt rạn thì các chi tiết đó hoặc trở thành phế phẩm ,hoặc phải khắc phục khó khăn. Hơn nữa, sau khi thôi rèn còn có nhiều ứng suất dư hơn là khi nung nóng. Vì ngoài ứng xuất nhiệt ra trong quá trình rèn-dập do biến dạng không đồng đều nên trong chi tiết có ứng suất dư lớn . Nói tóm lại, quá trình làm nguội sau khi thôi rèn cũng hết sức quan trọng. Về kĩ thuật, việc làm nguội không phức tạp lắm, nhưng nếu ta không chú ý thì có thể gây ra phế liệu hàng loạt. Đối với chi tiết nhỏ như thân của cần khởi động sau khi thôi rèn ta xếp thành từng đống lớn trong lò kín để cố gắng làm cho tốc độ nguội càng thấp càng tốt. 3. Kiểm tra chế độ nhiệt . Kiểm tra chế độ nhiệt có nghĩa là kiểm tra nhiệt độ nung, thơì gian nung, nhiệt độ trong quá trình rèn,dập và thời gian rèn – dập, cuối cùng là kiểm tra chế độ làm nguội. Muốn kiểm tra thời gian ta dùng đồng hồ tự động như rơ-le thời gian. Muốn kiểm tra nhiệt dộ nung hay nhiệt độ thôi rèn ta có thể dùng mắt thường, theo nguyên tắc phân biệt màu sắc màu càng sáng thì nhiệt độ càng cao. Thường thì công nhân có kinh nghiệm có thể dùng mắt thường xác định khá chính xác vì rằng từ khoảng 6000 đến 12000 thì kim loại thay đổi khá rõ rệt khoảng 500 một. Những người thợ có kinh nghiệm có thể xác định nhiệt độ bằng mắt thường với dung sai khoảng 300 . Ngoài ra ta có thể dùng thiết bị đo nhiệt độ gián tiếp như hoả quang kế . VI. phôi tính toán và biểu đồ tiết diện của nó. 1. Xác định kích thước phôi tính toán của vật rèn. Vật rèn được dập tốt hay không là phụ thuộc và phương án công nghệ có hợp lý hay không, chọn các bước dập dựa trên diện tích tiết diện ngang của vật rèn kể cả vành biên, từng phần riêng biệt của vật rèn theo chiều dài và các đại lượng tương ứng của chúng . Cần phải tạo ra phôi có kim loại phân phối ở từng phần riêng đủ để điền đầy lòng khuôn và còn lượng kim loại ra khỏi lòng khuôn đồng đều nhưng không phải chất kim loại đầy lòng khuôn. Mỗi diện tích tiết diện ngang của phôi chuẩn bị phải bằng tổng diện tích tiết diện của vật rèn và vành biên tương ứng. Tạo được phôi như thế không những tạo được vật rèn chất lượng cao, vành biên đồng đều phế liệu ít mà còn giảm mòn và hư hỏng khuôn dập. Để đạt được mục đích đó dẫn đến xây dựng phôi tính toán và biểu đồ tiết diện vật rèn . Từ cấu tạo của vật rèn dẫn tới phải chọn lòng khuôn chuẩn bị cần thiết. Nhiều kích thước của lòng khuôn chuẩn bị phụ thuộc vào của phôi ban đầu, nên kích thước của phôi ban đầu có ảnh hưởng rất lớn đến cách chuẩn bị lòng khuôn chuẩn bị như vậy việc xác định kích thước của phôi ban đầu, chọn cụm lòng khuôn cần thiết và cấu tạo của nó có quan hệ mật thiết mới nhau . Sau khi tính được thể tích phôi rồi, việc chọn kích thước phôi cho vật dài rất quan trọng, nó quyết định cả quy trình công nghệ tiếp theo. Ta có thể chọn nhiều phôi có kích thước khác nhau cho một vật dập miễn là tính toán phôi được tính toán đầy đủ Thực tế đã chứng minh rằng, phương pháp tốt nhất để xác định và giải quyết phương án công nghệ này là phương pháp phôi tính toán và biều đồ tiết diện của nó. Diện tích tiết diện phôi tính toán ở vị chí bất kì Stt theo công thức : Stt = Svr + Sb = Svr._.