138 Chương 4 RÈN TỰ DO VÀ RÈN KHUÔN (Rèn- Dập) 4.1 Khái niệm, phân loại các thiết bò rèn dập : 4.1.1 Khái niệm và đặc điểm: - Nguyên lý cơ bản của Rèn dập là: Lợi dụng tính dẻo của kim loại, làm biến dạng kim loại ở thể rắn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo ra thành phẩm và bán thành phẩm có hình dáng kích thước nhất đònh. - Mục đích: Ngoài mục đích tạo hình và kích thước mong muốn, rèn dập còn có tác dụng cải thiện tổ chức của kim loại trên toàn bộ sản phẩm, loại trừ các khuyết tật do đúc như rỗ khí, rỗ co làm cho tổ chức kim loại mòn chặt, nâng cao cơ tính kim loại. - Đặc điểm: Rèn dập thường được ứng dụng để tạo phôi cho gia công cơ khí, có tác dụng nâng cao cơ tính kim loại, giảm lượng dư cắt gọt, tăng độ chính xác và năng suất cắt gọt, do đó giảm giá thành gia công. Rèn dập có thể gia công các kim loại khác nhau như thép cacbon, thép hợp kim, hợp kim đồng, hợp kim nhôm, hợp kim magiê, hợp kim titan v.v… Phôi của rèn dập có thể là phôi đúc, thanh cán, kim loại tấm v.v 4.1.2 Thiết bò và dụng cụ rèn dập: Trong một xưởng rèn dập, cần phải trang bò các thiết bò và dụng cụ cơ bản sau: a. Các loại máy tạo lực. Đó là các máy búa, máy dập, máy ép…được đặc trưng bởi khối lượng phần rơi và lực ép. b. Các dụng cụ tạo hình như : Búa, đe, bàn là, bàn tóp, khuôn, mũi đột v.v… c. Các dụng cụ kẹp chặt như : kìm, êtô v.v… d. Các dụng cụ đo lường như : thước, compa, dưỡng … e. Các thiết bò nung nóng: các loại lò. Các loại máy rèn dập: Phân thành 4 nhóm theo đặc điểm công tác như sau: - Nhóm 1: Gồm những máy sinh ra lực tác dụng va đập gọi là nhóm máy búa như máy búa hơi, máy búa lò xo, máy búa hơi nước và máy búa ván gỗ v.v… Nhóm máy này có đặc điểm trong thời gian công tác vận tốc của đầu búa tại thời điểm chạm vật có giá trò cực đại, sau đó giảm đột ngột về không, biến thiên theo đồ thò hình 2-25a, thường vận tốc cực đại (ký hiệu V max ) đạt tới 5  10m/s và thời gian công tác (ký hiệu t ct ) < 0,01s. - Nhóm 2: Gồm những máy tạo lực tónh gọi là nhóm máy ép như máy ép thủy lực, máy ép ma sát v.v … Nhóm máy này có đặc điểm trong thời gian công tác vận tốc đầu nén tại thời điểm chạm vật có một giá trò nào đó biến thiên theo đồ thò hình 2-25b, thường có V max = 0,2m/s và t ct > 0,1s. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 139 - Nhóm 3: Gồm những máy tạo lực động như máy dập trục khuỷu, máy rèn ngang. Máy này có đặc điểm vận tốc đầu nén tại thời điểm chạm vật đạt đến giá trò cực đại rồi sau đó giảm dần đến không, biến thiên như đồ thò hình 2-25c. Nhóm máy này có vận tốc cực đại đạt được V max = 5 m/s, còn T ct > 0,01s. -Nhóm 4: Máy thuộc nhóm này có bộ phận công tác quay tròn theo một tốc độ xác đònh, đường biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc và thời gian công tác của chúng có nhiều dạng phức tạp, tùy thuộc kết cấu của từng loại máy. Máy thuộc nhóm này gồm: trục rèn, máy rèn liên tục v.v… 1. Máy búa hơi: Là máy búa không khí chạy bằng động cơ, được dùng phổ biến trong các xưởng rèn hiện nay để rèn tự do các chi tiết nhỏ và trung bình. Ký hiệu là BH kèm theo chữ số chỉ khối lượng phần rơi (ví dụ: BH500 là máy búa hơi có khối lượng phần rơi là 500 kg). Hình 2-27 giới thiệu sơ đồ nguyên lý làm việc máy búa hơi: truyền động từ động cơ 1, thông qua bộ truyền đai 2,3,4 làm trục khuỷu 5 quay. Tay biên (thanh truyền) 6 biến chuyển động quay tròn của trục khuỷu 5 thành chuyển động tònh tiến của pittông ép 8. Pittông ép 8 khi đi lên hoặc xuống tạo ra khí ép có áp suất cao ở buồng trên hoặc buồng dưới của xilanh ép 7. Nhờ hệ thống van điều khiển 9 mà khí ép từ xilanh 7 được truyền qua xi lanh đầu búa 10 để nâng đầu búa 11 đi lên hoặc đẩy đầu búa đi xuống đập. Trên pittông đầu búa 11 có gắn đe trên 13. Đe dưới được gắn vào bệ đe 16. Hệ thống cần điều khiển 17 dùng để điều khiển đóng mở hệ thống van 9. Ngoài ra, búa còn có các bộ phận khác như : van an toàn, van 1 chiều, hệ thống điện, hệ thống bôi trơn…Tất cả các bộ phận trên được bố trí trong một thân máy dạng chữ C vững chắc, có hình dạng bên ngoài như hình 2-26. V max 0 t ct V V max 0 t ct V t V max 0 t ct V t a) b) c) Hình 2 - 25 Quan hệ giữa V và t a) Nhóm máy búa. b) Nhóm máy ép. c) Nhóm máy dập. Hình 2-26 Máy búa hơi. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 140 Theo phương pháp tác dụng của hơi ép, búa hơi có 2 loại: Máy búa tác dụng đơn và máy búa tác dụng kép. Máy búa tác dụng đơn là loại máy búa mà xylanh công tác chỉ có một đường dẫn khí áp lực cao vào buồng dưới của xy lanh để nâng đầu búa lên, còn hành trình đi xuống của đầu búa là do sự rơi tự do của khối lượng phần rơi. Máy búa tác dụng đơn có tốc độ chậm, năng lượng đập không cao, điều chỉnh năng lượng đập khó khăn, nên hiện nay ít được dùng. Máy búa tác dụng kép là loại máy búa mà hành trình đi xuống của đầu búa không những chỉ do sự rơi tự do của khối lượng phần rơi mà còn do áp suất khí nén của buồng trên xylanh tác dụng. Vì thế máy búa tác dụng kép có tốc độ đập nhanh, năng lượng đập lớn, điều chỉnh năng lượng dễ dàng, nên hiện nay được dùng phổ biến. Máy búa hơi làm việc theo bốn hành trình: Không tải, treo, đập và ép (hình 2-28): - Hành trình không tải: Đóng cầu dao điện cho động cơ làm việc, mở cần gạt ở vò trí không tải. Khi ấy van trên 9a và van dưới 9b ở vò trí như hình vẽ 2-28a. Van 9a và 9b có nòng van và ống van trên đó có gia công các rãnh, lỗ để dẫn khí. Khi van ở vò trí không tải, pittông ép 8 đi lên, khí ép từ buồng trên xi lanh ép 7 truyền qua van trên 9a vào hộp gió rồi thoát qua van một chiều đặt trên đỉnh máy và thoát ra ngoài. Khi pittông ép 8 đi xuống, khí ép từ buồng dưới xi lanh 7 qua van dưới 9b vào hộp gió rồi qua van một chiều ra ngoài. Đầu búa lúc này đứng yên. - Hành trình búa treo: Cần điều khiển được gạt qua vò trí búa treo sao cho hệ thống van 9a, 9b như hình 2-28b. Khi ấy pittông ép 8 đi lên, khí ép từ buồng trên xi lanh ép 7 vẫn được thoát ra ngoài như khi búa không tải. Còn khi pittông ép 8 đi xuống khí ép từ Hình 2-27 Sơ đồ nguyên lý công tác của máy búa hơi. 1. Động cơ 2.Puli 3.Đai 4. Bánh đà 5. Trục khuỷu 6. Thanh truyền 7. Xilanh nén 8. Pittông nén 9. Van khí 10.Xilanh búa 11. Pittông búa 12. Thân pittông búa 13. Đầu búa (đe trên). 14. Đe dưới 15. Gối đỡ đe 16. Bệ đe 17. Bàn đạp điều khiển. 9 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 141 buồng dưới xi lanh 7 qua van dưới 9b theo đường một chiều sang buồng dưới của xi lanh đầu búa10, nâng đầu búa 11 đi lên ở trạng thái treo để chuẩn bò đập. Khí ép thừa từ buồng trên xi lanh búa 10 được dẫn qua van 9a đến buồng chứa khí rồi ra ngoài. Hành trình này chỉ giữ trong thời gian nhất đònh nếu lâu áp suất trong xi lanh búa quá cao sẽ gây nguy hiểm nhất là ở những máy búa không có van an toàn. - Hành trình búa đập: Khi đập vào cần điều khiển, van trên 9a và van dưới 9b sẽ mở ra ở vò trí như hình 2-28c. Khi pittông ép 8 đi lên, khí ép từ buồng bên của xi lanh 7 qua van 9a sang buồng trên xi lanh đầu búa, đẩy đầu búa đi xuống đập. Khi pittông 8 đi xuống, khí ép từ buồng dưới của xi lanh 7 qua van 9b sang buồng dưới của xi lanh đầu búa 10, nâng đầu búa đi lên. Cứ thế búa đập liên tục. Nếu ấn vào cần đạp càng mạnh thì van mở càng nhiều, lượng khí tác dụng qua van càng lớn làm búa đập càng mạnh. Nếu ấn tức thời một cái thì búa đập nhát một, còn ấn liên tục búa sẽ đập liên tục. - Hành trình búa ép: Gạt tay gạt ở vò trí ép, sao cho van ở vò trí như hình 2-28d. Ngược lại với hành trình búa treo, khi pittông ép 8 đi lên, khí ép từ buồng trên xi lanh ép được qua van 9a theo đường một chiều dẫn qua buồng trên xi lanh búa 10 đẩy đầu búa đi xuống ép. Khi pittông 8 đi xuống, khí ép từ buồng dưới của 7 theo van 9b và thoát ra ngoài. Đặc điểm của máy búa hơi: có tần số đập lớn từ 95 đến 210 lần đập/phút. Tốc độ đập cao nên tốc độ biến dạng lớn. Điều chỉnh lực đập dễ dàng, điều khiển tiện lợi. Khối lượng bệ đe thường gấp 8 30 lần khối lượng phần rơi ( Pittông búa, đầu búa(đe trên)). Máy gây chấn động lớn khi đập nên khối lượng phần rơi hạn chế < 1000kg. 2. Máy búa lò xo: Là loại máy búa cấu tạo rất đơn giản, có thân máy mang hệ thống đòn bẩy ở dạng a) Không tải. b) Búa treo. c) Búa đập liên tục. d) Búa ép. Hình 2 - 28 Vò trí van khí búa làm việc. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 142 lò xo nhíp. Một đầu nhíp được nối với tay biên nhận chuyển động từ bánh lệch tâm. Một đầu nhíp nối với đầu búa (hình 2-29). Động cơ quay làm bánh lệch tâm 6 quay, thông qua tay biên 5 làm lò xo nhíp 4 chuyển động, làm đầu búa 2 chuyển động tònh tiến lên xuống đập vào vật rèn trên đe 1. Máy búa lò xo có trọng lượng đầu rơi từ 30 60 kg, có tốc độ đập nhanh, lực đập nhẹ, tốn hao nhiều do biến dạng đàn hồi của lò xo nhíp. Máy này chỉ dùng trong các xưởng rèn nhỏ. 3. Máy búa hơi nước- không khí ép rèn khuôn: Máy búa này có loại tác dụng đơn và có loại tác dụng kép. Hiện nay, thường dùng loại tác dụng kép có khối lương phần rơi từ 500  34000Kg. Áp lực hơi nước hoặc không khí nén trung bình trong xylanh công tác khoảng 7  9at. So với máy búa hơi nước không khí ép rèn tự do thì máy rèn khuôn có khoảng cách hai thân máy hẹp, đầu con trượt có rãnh dẫn hướng, tỷ số khối lượng giữa bệ đe và phần rơi lớn hơn. Trên hình 2-30 giới thiệu sơ đồ nguyên lý làm việc của máy búa hơi nước – không khí ép rèn khuôn. Lúc bình thường van trượt 2 ở vò trí trung gian do độ căng của lò xo 7 đã xác đònh, đầu búa đứng yên ở vò trí nào đó. Khi chuẩn bò cho búa làm việc, người ta mở đường dẫn hơi nước hay không khí ép đến ống a. Muốn đầu búa chuyển động người ta ấn nhẹ bàn đạp 8, thông qua hệ thống đòn bẩy 6 và 4 làm cho van 3 mở nhỏ đưa luồng hơi Hình 2 - 29 . Sơ đồ nguyên lý làm việc máy búa lò xo. a) b) Hình 2 - 30 Máy búa hơi nước- không khí ép rèn khuôn. a) Hình dáng bên ngoài. b) Sơ đồ nguyên lý làm việc. 1. Đòn bẩy 2. Van trượt 3. Van 4; 6. Đòn bẩy 5.Thanh tỳ 7. Lò xo 8. Bàn đạp 9. Đầu búa 10. Pittông Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 143 nước hay không khí ép vào tác dụng lên mặt trên của pittông 10 (như vò trí hình vẽ) đưa đầu búa 9 đi xuống, lượng khí thừa ở buồng dưới theo lòng của van trượt 2 thoát ra ngoài theo ống b. Đồng thời với lúc đầu búa 9 đi xuống thì hệ thống đòn bẩy 6 và 1 cũng sẽ đưa van trượt 2 xuống dưới, đến một mức độ nào đó rãnh khuyết của van trượt 2 sẽ hướng đường khí đưa từ ống a vào mặt dưới của pisyon 10 đưa đầu búa 9 đi lên, khí thừa ở buồng trên đỉnh van trượt 2 thoát ra ngoài theo ống b. Đầu búa đi lên đến mọi hành trình xác đònh thì mặt vát của nó sẽ ép vào thanh tỳ 5 thông qua hệ thống đòn bẩy 1 nhấc van trượt 2 lên chuẩn bò cho hành trình đi xuống tiếp theo đầu búa. Chu trình tự động như thế cứ được lặp lại. Muốn búa đập càng mạnh thì tác dụng lực vào bàn đạp 8 càng lớn để mở van 3 càng rộng. Khi muốn búa dừng chuyển động ta thôi tác dụng lực lên bàn đạp 8, lò xo 7 đưa van trượt 2 về vò trí trung gian, đầu búa sẽ đứng yên ở vò trí xác đònh. Còn nếu thôi làm việc thì đóng tắt luôn đường dẫn hơi nước hay không khí ép vào ống a. 4. Máy ép ma sát kiểu trục vít: Máy ép ma sát kiểu trục vít có lực ép từ 40  630 tấn. Máy dùng để rèn trong khuôn hở, rèn trong khuôn kín. Do lực ép không lớn nên thường dùng để rèn các hợp kim màu như hợp kim đồng và các hợp kim kém dẻo khác. Nguyên lý làm việc của máy biểu diễn trên sơ đồ hình 2-31. Bộ phận quan trọng nhất của máy là 3 bánh ma sát và bộ truyền động trục vít – đai ốc. Khi chuẩn bò làm việc ta đóng động cơ làm puli 1 và 2 bánh ma sát 2 và 3 quay theo chiều mũi tên. Bánh ma sát 12 chưa tiếp xúc với bánh ma sát 2 và 3. Lúc muốn đầu ép 9 đi xuống ta ấn cần điều khiển 8 thông qua hệ thống đòn bẩy 4 làm bánh ma sát 2 tiếp xúc với bánh ma sát 12, trụt vít 10 quay đưa đầu ép 9 đi xuống do đai ốc 11 cố đònh. Nếu thôi ấn cần điều khiển 8, lò xo sẽ trả nó về vò trí trung gian ban đầu, hai bánh ma sát 2 và 12 tách ra, đầu máy ép đứng yên. Muốn đầu ép 9 đi lên ta kéo cần điều khiển lên phía trên, nhờ hệ thống đòn bẩy 4 làm bánh ma sát 3 ép vào bánh ma sát 12, trục vít 10 quay theo chiều ngược lại đưa đầu ép đi lên. Chốt 6 và hai cữ tỳ 5 và 7 dùng để khống chế hành trình làm việc và bảo đảm cho máy công tác an toàn, khoảng cách giữa cữ tỳ 5 và 7 có thể điều chỉnh được. 5. Máy ép thủy lực Máy ép thủy lực là một loại thiết bò rèn dập truyền dẫn bằng chất lỏng (dầu, nước) có áp suất cao. Máy ép thủy lực được áp dụng rộng rãi trong nhiều lãnh vực khác nhau:rèn tự do, rèn khuôn, ép ống kim loại màu, ép chất dẻo, ép kim loại bột v.v… Nguyên lý tác dụng của máy ép thủy lực dựa vào đònh luật Pascal là: “Áp suất được truyền đi tất cả các điểm của chất lỏng nguyên vẹn và theo mọi phương”. Máy nén gồm một xi lanh và pittông lớn đường kính D, một xi lanh và pittông nhỏ Hình 2-31 Sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát kiểu trục vít. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 144 đường kính d, hai xi lanh thông nhau và chứa chất lỏng, một cánh tay đòn quay quanh trục để điều khiển máy ép (hình 2-32). Khi tác động vào đòn một lực F, nhờ nguyên tác đòn bẩy, lực tác động vào pittông nhỏ sẽ là P 1 , áp suất tại xy lanh nhỏ là: 2 1 2 1 1 4 4 d P d P p   Theo đònh luật Pascal áp suất tại xi lanh lớn cũng là p 1 . Vậy lực tác động lên mặt pittông lớn là: 2 2 1 2 2 1 2 12 4 4 4 d D P D d P D pP     Nếu p 1 và d không đổi, muốn tăng P 2 ta phải tăng đường kính D của pittông lớn. Nhưng việc làm này bò hạn chế vì kích thước và khối lượng máy không thể quá cồng kềnh. Con đường ưu việt hơn là tăng áp suất của dòng chất lỏng bằng cách dùng bơm dầu để nén thêm dầu vào hai xy lanh ( hoặc bộ phận khuếch đại áp suất ). Nguyên lý làm việc của bộ phận khuếch đại áp suất hình 2-33 như sau: Tác dụng vào pittông có đường kính D áp suất nhỏ p 1 có thể nhận được ở đầu pittông có đường kính d áp suất lớn p 2 . Hệ số khuếch đại áp suất sẽ là: p 2 .d 2 = p 1 .D 2 Do đó: Nhờ hệ thống khuếch đại áp suất như thế người ta có thể khuếch đại áp suất từ 6 12 at lên đến 400 600 at. Truyền áp suất cao bằng thủy lực đến các máy ép, người ta có thể tạo cho máy ép thủy lực đến 7000 tấn và có thể lớn hơn. Máy ép thủy lực có nhiều kiểu khác nhau tùy theo yêu cầu về độ chính xác và công dụng của nó. Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực được trình bày trên hình 2-34: Máy gồm có hai xi lanh: xi lanh nâng 1 và xi lanh ép 2. Chất lỏng từ bể chứa 9 nhờ bơm cao áp 8 được truyền tới bình ổn áp 7 qua van phân phối 6 được đưa vào xy lanh nâng 1 hoặc xy lanh ép 2. Để nâng hạ xà ngang 3 mang đầu ép. ta điều khiển van 6 để dầu ép đi vào xy lanh 1 đẩy vào pittông và nâng hệ thống trụ 4 và xà ngang 3 đi lên hoặc giảm áp suất Hình 2-32 Sơ đồ truyền lực bằng chất lỏng. Đến máy ép Hơi từ nồi hơi P 2 P 1 Hình 2 - 33 Bộ phận khuếch đại áp suất. 1 2 2 2 p d D p  Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 145 đưa xà ngang 3 hạ xuống. Để tiến hành ép, ta điều khiển van 6 để dầu ép có áp suất cao đi vào xy lanh ép 2 đẩy đầu ép đi xuống ép. Đặc điểm của máy ép thủy lực: máy ép thủy lực có thể tạo lực ép lớn, lớn hơn bất kỳ máy ép nào. Máy làm việc êm ít chấn động. Con trượt chuyển động theo các trụ dẫn hướng do đó chuyển động chính xác. Máy ép thủy lực có thể làm nhiều việc khác nhau như dập trong khuôn kín, khuôn hở, ép tinh, đột lỗ, cắt ba via…Nhưng máy có kết cấu cồng kềnh, phức tạp, đắt tiền do đó thường dùng để gia công chi tiết lớn có hình dáng phức tạp, yêu cầu kỹ thuật và chất lượng cao. 6. Máy ép trục khuỷu: Máy ép trục khuỷu có lực ép từ 200 đến 10.000 tấn. Sơ đồ nguyên lý của máy được trình bày trên hình 2-35. Nguyên tắc làm việc: truyền động từ động cơ 1, qua bộ truyền động đai 2 làm quay cặp bánh răng 3 và 4. Bánh răng 4 lồng không trên trục đồng thời là bánh đà của máy. Khi ấn vào cần đạp hay nút điều khiển thì ly hợp ma sát 5 gắn với 4 sẽ đóng lại, chuyển động quay từ bánh răng 4 được truyền cho trục khuỷu 10 nhờ tay biên 6 làm cho đầu búa 7 trượt lên xuống theo rãnh dẫn hướng tạo nên chuyển động ép vào bàn máy 8. Muốn dừng máy, ta tác dụng vào cần đạp hay nút điều khiển để ly hợp 5 nhả ra, ngắt chuyển động và phanh 9 hãm không cho trục 10 quay nữa. Đặc điểm: Máy ép ma sát kiểu trục khuỷu có thể dùng để rèn khuôn hở, ép phôi, đột lỗ, Hình 2 - 34 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực. 1. Xy lanh nâng. 2. Xy lanh ép. 3. Xà ngang. 4. Trụ. 5. Bàn máy 6. Van phân phối. 7. Bình ổn áp. 8. Bơm cao áp. 9. Bể chứa. 1 2 3 4 5 Hình 2 - 35 Hình dáng bên ngoài và sơ đồ nguyên lý máy ép trục khuỷu. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 146 cắt ba via. So với máy búa, máy ép trục khuỷu chuyển động êm hơn nên độ chính xác của sản phẩm cao hơn, điều khiển tiện lợi hơn… 4.2 Rèn tự do : 4.2.1 Thực chất và đặc điểm: Rèn tự do là một quá trình biến dạng tự do kim loại dưới tác dụng của các dụng cụ đơn giản hoặc các thiết bò tạo lực. Việc tạo hình nhờ bề mặt dụng cụ và trình độ tay nghề của công nhân. Rèn tự do chất lượng không cao, độ bóng bề mặt thấp, năng suất thấp, hao phí nhiều kim loại, cường độ lao động lớn, thường dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, trong sửa chữa… nhưng có khả năng tạo sản phẩm từ rất nhỏ đến rất lớn. Vật liệu thường dùng là phôi đúc, thỏi cán, thanh… 4.2.2 Dụng cụ rèn tự do: Gồm nhiều dạng tùy theo tính chất của nguyên công như búa, đe, đệm, đột, bàn là, bàn tóp, kìm, dưỡng, compa…như hình 2-36: 4.2.3 Công nghệ rèn tự do: Các nguyên công cơ bản của rèn tự do gồm: chồn, chồn cục bộ, vuốt thanh, vuốt ống mở rộng lỗ, vuốt dài ống, uốn, xoắn, xấn hoặc chặt, đột lỗ…( hình 2-37) Trong mục này chỉ giới thiệu hai nguyên công cơ bản là chồn và vuốt. a. Chồn: là nguyên công làm giảm chiều cao và tăng diện tích tiết diện ngang của phôi (hình 2-37a;b). Mục đích của chồn: tạo phôi có đường kính lớn từ phôi có đường kính nhỏ, tạo thớ uốn để tăng bền cho sản phẩm, giảm chiều sâu ở những phôi có đột lỗ, cải tạo cấu trúc kim loại. Hình 2 - 36 Dụng cụ rèn tự do. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 147 Chồn có 2 trường hợp: Chồn cục bộ và chồn toàn bộ. Khi chồn cục bộ ta tiến hành nung nóng đoạn cần chồn hay sau khi nung nóng toàn bộ, làm nguội trong nước đoạn không cần chồn (hình 2-38 a) rồi mới gia công. Cũng có thể thực hiện việc chồn cục bộ bằng cách nung nóng toàn bộ phôi và gia công trong những khuôn đệm thích ứng (hình 2-38b). Khi chồn toàn bộ, nung toàn bộ chiều dài của phôi, có thể xảy ra các hiện tượng sau: Nếu tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính phôi H/D < 2 vật chồn có dạng hình trống (hình 2- 39a), do có sự ma sát ở bề mặt tiếp xúc giữa phôi với búa và đe. Nếu tỷ lệ: H/D = 22,5 lực đập đủ lớn làm cho vật chồn có dạng hai hình trống chồng giáp lên nhau (hình 2-39b). Nếu lực đập không đủ lớn, vật chồn cũng có dạng hình trống kép Hình 2 - 37 Nguyên công cơ bản và sản phẩm rèn tự do. a) Chồn b) Chồn cục bộ c) Vuốt d) Vuốt mở rộng lỗ e) Vuốt ống g) Uốn h) Xoắn i) Xấn k) Đột lỗ lớn bằng đột rỗng l) Đột lỗ m) Sản phẩm rèn tự do. k. l. m. Hình 2 - 38 Chồn cục bộ a) Không cần khuôn đệm b) Bằng khuôn đệm. a) b) Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh [...]... lớp chưa thấu có y th D am K thể tính bằng công thức kinh nghiệm sau:Su ph d H ng D Truo ,6 h (mm) S  0 ,45 D  0,right 5  0 25h © opy C Trong đó: h - Chiều sâu một phía của lỗ (mm) D - Đường kính lỗ (mm) Lỗ chưa thấu có thể làm ở một hoặc hai phía Hình 2-6 0 Lớp chưa thấu của lỗ 45 0 600 RZ40 90 RZ40 RZ40 90  140 RZ20 148 +4, 4- 1 ,8 98 +4, 2-1 ,6 RZ20 RZ20 98 +4, 2-1 ,6 8 Bản vẽ vật rèn khuôn: Sau khi xác... TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 4. 2 .4 Thiết kế vật rèn và công nghệ rèn tự do: Thiết kế công nghệ rèn tự do là việc thiết lập quy trình công nghệ rè n, vạch ra các bước gia công với đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nó Thiết kế công nghệ rèn tự do căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm và điều kiện sản xuất Trình tự thiết kế công nghệ rè... Khi chọn loại phôi và thiết bò, người ta có thể tham khảo các số liệu kinh nghiệm sau ở bảng 5 Vật liệu và khối lượng vật rèn Loại phôi Loại thiết bò -Vật rèn bằng thép cácbon và thép hợp - Phôi đúc, phôi - Máy búa khối lượng từ 100 kim, khối lượng G < 200 kg cán kg đến 7 tấn -Vật rèn bằng thép cácbon khối lượng - Phôi đúc G = 1000  1500 kg - Máy búa -Vật rèn bằng thép hợp kim, khối lượng - Phôi đúc... 44 4 Rèn trên búa loại vừa: như trên với độ cứng HB = 352  388 Rèn trên búa loại lớn: 40 Cr3WMoV, 40 Cr5MoVSi và 40 Cr4MoWVSi với độ cứng HRC = 45  50 (HB = 42 9  47 7) 4. 3.5 Đặc điểm công nghệ rèn trên máy búa: Các máy búa được dùng để rèn khuôn máy búa hơi nước, búa song động… Ưu điểm: - Có thể điều chỉnh năng lượng đập dễ dàng do đó sử dụng tiện lợi khi cần các nhát đập nhẹ trong nguyên công chuẩn bò... lượ ng dư gia công cơ, dung sai rèn và lượng thêm Các đại lượng nói trên được xác đònh như sau: 1 Lượng dư gia công cơ (  ): Là lượng kim loại để dôi ra trên nhữ ng bề mặt vật rèn cần gia công cơ để đảm bảo độ chính xác, độ bóng bề mặt và cơ tính lớp bề mặt Lượng dư này sẽ được cắt đi khi gia công cơ Để hình dung sự phân bố lượng dư gia công cơ, dung sai rèn trên một kích thước có gia công cắt gọt... rãnh chứa vành biên 2 Quá trình biến dạng của phôi trong lò ng khuôn có thể phân thành 3 giai đoạn: - Giai đoạn đầu chiều cao phôi giảm, kim loại biến dạng và chảy ra chung quanh Theo phương thẳng đứng phôi chòu ứng suất nén, cò n theo phương ngang thì phôi chòu ứng suất kéo - Giai đoạn hai kim loại bắt đầu lè n kín cửa vành biên, khối kim loại trong lòng khuôn bấy giờ bò trở lực của lòng khuôn về mọi... cong (hình 2-5 4g) Phần phức tạp của vật rèn (gân mỏng, thành mỏng cao…) thường bố trí ở nửa khuô n trên vì ở đó kim loại dễ điền đầy hơn Hình 2-5 4 Cách chọn mặt phân khuôn hợp lý ở một số trường hợp 163 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn - Chọn mặt phân khuôn sao cho thớ kim loại phân bố hợp lý nhất đảm bảo cho vật gia công có cơ tính... phải thêm lượng dư và dung sai để gia công bằng cắt gọt tiếp theo Việc xác đònh lượng dư, dung sai đúng sẽ tiết kiệm được kim loại và bảo đảm độ chính 1 64 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vnHình dáng của rãnh Hình 2-5 7 vành biên Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn xác gia công sau này và đôi khi còn đơn giản hóa được quá trình công nghệ rèn Về nguyên tắc xác đònh lượng... thành vật rèn có độ nghiêng là để kim loại dễ điền đầy khuôn và dễ lấy vật rèn ra khỏi khuôn Nhưng nế u lấy độ nghiêng quá lớn sẽ gây lãng phí kim loại Trò số độ nghiêng phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Phương pháp đẩy kim loại vào lòng khuôn, phương pháp tháo vật rèn ra khỏi h khuôn Min Chi - Kích thước, hình dáng bên ngoài của vật rèn và độTP rút của kim loại co Ho uat - Nhiệt độ khi kết thúc rèn khuôn... đó D ; d  a (hình 2 -4 4c) mới đánh thành tiết diện tròn a  1,55 Nếu vuốt từ tiết diện vuông thàn h tiết diện hình chữ nhật (hình 2 -4 4d) mà muốn chiều dài hầu như không đổi thì đường kính phôi D được tính theo công thức D  2a  b 3 nếu a/b > 2 D = 1,3a nếu a/b < 2 Trong đó a, b là cạnh lớn và cạnh nhỏ của tiết diện phôi Kỹ thuật vuốt ống: - Vuốt ké o dài ống (hình 2 -4 5): Hình 2 -4 4 Vuốt phôi thanh h . thuat TP. Ho Chi Minh 151 4. 2 .4 Thiết kế vật rèn và công nghệ rèn tự do: Thiết kế công nghệ rèn tự do là việc thiết lập quy trình công nghệ rèn, vạch ra các bước gia công với đầy đủ các chỉ. (hình 2 -4 7e). - Tránh thiết kế những vật rèn có gân mỏng (hình 2 -4 7g). - Không nên thiết kế những mặt bích có gờ lồi (hình 2 -4 7h) và những chỗ lồi lõm nằm ở phần trong chi tiết (hình 2 -4 7i) cho gia công cơ khí, có tác dụng nâng cao cơ tính kim loại, giảm lượng dư cắt gọt, tăng độ chính xác và năng suất cắt gọt, do đó giảm giá thành gia công. Rèn dập có thể gia công các kim loại