Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PHẦN II GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC Chương KHÁI NIỆM VỀ GIA CÔN G KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 1.1 Khái niệm, đặc điểm, phân loại: h Min 1.1.1 Định nghóa: Gia công kim loại áp lực Ho c hi cá C phương pháp gia công TP ua dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại rắn nhiệt hđột cao (nóng) hay nhiệt độ thấp Ky t (nguội)với cường độ lực vượt giới hạn đànam i kim loại để làm thay đổi hình dáng ph hồ H Su tính bền kim loại vật thể mà không phá hủy tính ng n tục liê D Truo © Phương pháp pyright g bằn g áp lực thực tế sản xuất sử dụng để gia côn o C gia công sản phẩm kim loại mà dùng để gia cô ng vật liệu khác : gốm, sứ, chất dẻo, cao su …Trong phần giáo trình nghiê n cứu phạm vi gia công kim loại gọi tắt gia công áp lực đặc biệt phương pháp chế tạo phôi rèn dập 1.1.2 Đặc điểm: Gia công áp lực phương pháp gia công tiên tiến, có suất cao, tiêu phí nguồn nguyên liệu không vứt bỏ nguyên liệu thừa nên có tên phương pháp gia công không phoi So với đúc, chế tạo phôi rèn dập có ưu điểm sau: - Biến dạng kim loại thể rắn có khả khử khuyết tật đúc rỗ khí, rỗ co làm cho tổ chức kim loại mịn chặt, tính sản phẩm cao - Có khả biến tổ chức hạt kim loại thành tổ chức thớ, có khả tạo tổ chức thớ uốn, xoắn khác làm tăng tính sản phẩm - Chất lượng lý lớp bề mặt sản phẩm tốt, độ bóng, độ xác chi tiết rèn dập cao chi tiết đúc - Dễ khí hóa tự động hóa, gia công có suất cao nên giá thành hạ Tuy nhiên so với đúc rèn dập có hạn chế sau: - Không gia công chi tiết phức tạp đúc - Không rèn dập chi tiết lớn Với nhữn g chi tiết lớn ( trục tuốc bin ) người ta kết hợp rèn hàn để tạo phôi 101 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn - Các hợp kim sử dụng rèn dập hạn chế so với đúc, không rèn dập kim loại dòn So với gia công cắt gọt, rèn dập có đặc điểm sau: - Năng suất cao, phế liệu ít, tiết kiệm nguyên vật liệu nên giá thành hạ - Có khả tạo tổ chức thớ tăng tính chịu lực cho sản phẩm, gia công cắt gọt cắt đứt thớ, làm tính liên tục thớ, làm giảm khả chịu lực sản phẩm - Độ xác độ bóng bề mặt sản phẩm rèn dập thấp sản phẩm gia công cắt gọt, vật liệu hạn chế Rèn dập nhữ ng phương pháp để chế tạo phôi cho gia công cắt gọt, chi tiết quan trọ ng cần chịu lực lớn thường phải qua rèn dập Ngành rèn dập khôn g thể thiếu cô ng nghiệp khí, ngày phát triển mạnh theo hướng: - Nâng cao độ xác độ bóng sản phẩm nhằm đạt tới không cần qua gia công khí - Ứn g dụ ng phương pháp công nghệ tiên tiến để mở rộng khả gia công nâng cao chất lượng sản phẩm - Chế tạo thiết bị có công suất lớn để gia công cánh tiết có khối c chi i Mi Ch lượng kích thước lớn Ho TPg cao suất lao động, hạ - Cơ khí hóa tự động hóa trình sản xuấthuatnân t để Ky giá thành sản phẩm pham H Su ng D 1.1.3 Phân loại: Truo © ght pyri Các phươngopháp gia công kim loại áp lực có cán, kéo, ép, rèn tự do, C rèn khuô n, dập tấm, miết, gò Ở trạng thái nguội người ta thường dùng phương pháp kéo dây , dập tấm, dập nguội thể tích, cán nguội, miết, gò kim loại mềm Đối với thép với sản phẩm có khối lượng lớn hay chiều dày lớn thường dùng cán nóng, rèn khuôn, rèn tự do, ép chảy Cán: phương pháp biến dạng kim loại hai trục quay máy cán, phôi biến dạng di chuyển nhờ quay liên tục trục cán ma sát trục cán với phôi (hình 2-1a) Kéo: kéo dài phôi qua khuôn kéo, lỗ khuôn có hình dáng kích thước nhỏ tiết diện phôi (hình 2-1b) Kéo có đặc điểm bề mặt sản phẩm nhẵn bóng, độ xác cao Kéo có kéo dây, ké o ống ,kéo thỏi với chiều dài không hạn chế Ép: phương pháp chế tạo thỏi ống thường kim loại màu hợp kim chúng Kim loại sau nung cho vào khuô n ép, tác dụng chày ép kim loại chui qua lỗ khuôn ép có hình dạng kích thước chi tiết cần chế tạo (hình 2-1c) Rèn tự do:là phương pháp biến dạng kim loại tác dụng lực đập đầu búa lực ép máy ép.Vì không dùng khuôn nên kim loại biến dạng không bị hạn chế lòng khuôn (hình 2-1d) Rèn khuôn hay dập nóng thể tích: phương pháp biến dạng kim loại lòng khuôn có kích thước hình dạng chi tiết cần chế tạo (dưới tác dụng lực đầu búa hay đầu máy ép) (hình 2-1e) 102 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Rèn tự thường dùng để sản xuất đơn chiếc, dùng sửa chữa rèn khuôn thường dùng cho sản xuất hàng loạt Dập tấm: phương pháp chế tạo chi tiết từ phôi có dạng (hình 2-1g) Dập thực hiệ n trạng thái nóng nguội dạn g nguội thông dụng nên thường gọi dập nguội h) h Min Chi P Ho Hình 2.1 Sơ đồ phương pháp giahuang áp lực cô t T Ky t a) Cán b) Ké o c) Ép d) Rèn tự ham n khuô n g) Dập h) Miết e) Rè up DH S g ru n Miết hay gọi là© tiệnodựng: phương pháp chế tạo chi tiết có dạng hình tròn t T h yrig xoay từ kim loại tấmpmỏng Co Miết dùng thay phương pháp dập mà sau dập phải tóp miệng, viền mép , uốn vành … Miết phương pháp bán khí phải dùng lực biế n dạng bằn g lực tay vừa lực máy vừa lực tay Gò: làphương pháp biến dạng nguội kim loại chủ yếu dạng quy trình biến dạn g dẻo để tạo hình dạng mong muốn, sau sử dụng loại mối ghép tháo khô ng tháo (hàn, tán đinh, ghép mí…) để kết nối phận thành sản phẩm hoàn chỉnh Gò có năn g suất thấp nên dùng sản xuất nhỏ, sửa chữa, ưu điểm gò chế tạo sản phẩm có hình dáng phức tạp Trong ngành sửa A chữa ôtô, nghề làm đồng kết hợp công nghệ gò công nghệ hàn P Các công nghệ cán, kéo dây, ép ố ng, ép thỏi A thường sử dụng nhà máy liên hợp luyện kim, công nghệ rèn tự do, rèn khuôn, dập nguội P thường dùng nhà máy khí Số lượng chi tiết máy gia công phương pháp rèn dập ngành chế tạo ôtô đại b) a) chiếm 85%, ngành chế tạo radio, tivi, máy móc điện Hình 2-2 Ảnh hưởn g tử chiếm 80%, ngành chế tạo đồ dùng gia đình điểm đặt lực chiếm 100% biến dạng 103 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 1.2 Biến dạng dẻo kim loại: 1.2.1 Ngoại lực nội lực: a Ngoại lực: Là lực từ bên tác dụng lên kim loại gia công, người thiết bị gây nên, ma sát hay chuyển động vật thể gây nên.Ngoại lực bao gồm lực chính, phản lực, lực ma sát lực quán tính - Lực lực tác dụng người, thiết bị thông qua dụng cụ gia cô ng (như đầu búa, khuô n rèn, trục cán v.v…tác dụng vào kim loại làm cho biến dạng Hướng lực song song với hướng chuyển động dụng cụ gia công Nhiề u lực tác dụng vào vật gia công tập hợp thành lực theo nguyên tắc cộng véc tơ Lực có ảnh hưởng định tới biế n dạng vật Điểm đặt lực có ảnh hưởng tới biến dạng Ví dụ: Khi nén hai bằn g lực P (hình 2-2) trường hợp a điểm đặt lực A đặt đầu toàn bị biến dạng Trường hợp b điểm đặt lực A đặt thanh, h Min có nửa biến dạng Chi P Ho - Phản lực: lực ngăn cản không cho vật thểuat Tcông chuyển động tự theo gia h Ky t hướng lực tác dụng Phản lực thường phamra phận cố định thiết bị sinh H Su Phản lực có chiều ngược với lựcochính Phản lực sinh có lực Ví dụ: ng D u © Tr rèn, búa tác dụng vào vậhtgia công lực chính, đe tác dụng vào vật gia công phản lực có ig t yr C p chiều ngược với lựcochính - Lực ma sát: lực sinh hai vật chuyển động tương đối lên Lực ma sát có chiều ngược với chiều chuyển động vật có trị số tích số hệ số ma sát phản lực tiếp tuyến Lực ma sát cản trở di chuyển kim loại biến dạng Phản lực lực ma sát có ảnh hưởng lớn đến trình biến dạng Ví dụï nén khối kim loại khuôn kín lực P Khuôn tác dụng vào vật gia công phản lực N lực ma sát R (hình 2-3a) + Trường hợp a, tác dụng lực P, phôi kim loại biến dạng di chuyển xuống ma sát với thành khuôn Lực ma sát hướng lên ngược với hướng lực P Ta có: P=N+R R tổng lực ma sát Do đó: P>N Trườn g hợp lực tác dụng phía lớn phản lực nên phần trê n vật rèn bị biến dạng trước biế n dạng nhiều hơn, điề n đầy khuôn tốt + Trường hợp b ngược lại ép phôi chày kín (hình 2-3b) R P P R N R N R a) b) Hình 2-3 Sự phân bố lực P, phản lực N lực ma sát R rèn khuôn kín chày kín 104 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn lực ma sát R hướng xuống chiều với lực P tức là: P +R = N Do đó: P< N Trường hợp phần vật rèn biến dạng nhiều điền đầy khuô n tốt Từ kết ta rút nhận xét sau: Khi rèn khuôn , phần phức tạp vật rèn cần điề n đầy tốt nên phải bố trí phía lực tác dụng lớn hơn, kim loại biến dạng nhiều dễ điền đầy khuôn - Lực quán tính: Là lực gây di động có gia tốc chất điểm vật thể biến dạng Theo định luật Niu tơn, trị số lực quán tính tích số khối lượng gia tốc Lực quán tính có ảnh hưởng đến biến dạng, việc xét phức tạp nên không nghiên cứu b Nội lực: Là lực xuất nội vật thể có tác dụng ngoại lực Nội h lực xuất tác dụng tượ ng hóa ChiVíidụ nung nóng lý … M n P Ho làm nguội, bên vật thể xuất nội lực uat T y th Nội lực gây ứng suất bên vậpham K ứng suất vượt giới hạn t thể Khi Su định làm cho vật thể biến dạng,ng DH vênh, nứt nẻ cong ruo t©T ighn hồi biến dạng dẻo: 1.2.2 Biến dạpyr đà ng Co Khi chịu tác dụng ngoại lực, kim loại biến dạng theo ba giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻ o phá hủy a Biến dạng đàn hồi: biến dạng mà tỷ lệ thuận với lực tác dụng, bỏ lực tác dụng biến dạng khô ng vật thể trở lại trạng thái ban đầu Khi biến dạng đàn hồi, tác dụng ngoại lực nguyên tử mạng tinh thể kim loại lệch khỏi vị trí cân bằng, khoảng cách nguyên tử thay đổi Nếu bỏ ngoại lực lực liên kết đưa nguyên tử trở vị trí cân biến dạng không Thực nghiệm chứng minh rằng: trình biến dạng đàn hồi lực tỷ lệ với biến dạng tuân theo định luật Hook  = E. Ở đây:  - Ứng suất (KN/cm2); E - Mô đun đàn hồi (KN/cm2);  - Biến dạng tương đối b Biến dạng dẻo: biến dạng mà sau bỏ lực tác dụng phần biến dạng dư giữ lại phần tử vật thể không nhận thấy có phá hủy Biến dạng dẻo xảy ứng suất sinh ngoại lực vượt giới hạn đàn hồi Trong trình biến dạng dẻo tồn biến dạng đàn hồi Gia công áp lực trình lợi dụng giai đoạn biến dạng dẻo kim loại để làm thay đổi hình dáng, kích thước Khi ứng suất sinh vượt giới hạn bền kim loại, kim loại xảy 105 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn trình thứ ba phá hủy Kim loại vật thể có cấu tạo đa tinh thể Để dễ dàng nghiên cứu trình biến dạng dẻo kim loại nghiên cứu biến dạng dẻo đơn tinh thể tiếp đa tinh thể Trong giáo trình “kim loại học “đã có đề cập vấn đề tương đối kỹ Do đo,ù giáo trình tóm tắt điểm Biến dạng dẻo đơn tinh thể: Đơn tinh thể khối kim loại có mạng tinh thể đồng Biến dạng dẻo đơn tinh thể xảy hai hình thức: trượt song tinh    Mặt trượt  ua y th am K h Mi Maëthsongntinh C i Ho  t TP u ph DH S uong © Tr t Hình 2-4 Sơ đồ trượt song tinh h yrig Cop a) Mạng đơn tinh thể b) trượt c) Song tinh - Trượt: Khi tác dụng lên vật thể tải trọng bất kỳ, bên vật thể xuất hai dạng ứng suất: ứng suất pháp tuyến  ứng suất tiếp tuyến  Dưới tác dụng  vật thể bị kéo nén đàn hồi (nếu  < đàn hồi ) bị phá hủy (nếu  >   bền) Dưới tác dụng ứng suất tiếp  , lúc đầu lớp nguyên tử bị xê dịch đàn hồi khỏi vị trí cân Khi  > tới hạn xảy tượng mặt nguyên tử trượt lên theo mặt phẳng định (hình 2-4a) Quá trình trình trượt Trượt tượng mà tác dụng ứng suất tiếp có phận đơn tinh thể di động song song với phận khác theo mặt định gọi mặt trượt, mặt trượt trượt xảy theo số hướng định (Mặt trượt hướng trượt mặt, hướng có nhiều nguyên tử lớn nhất) Trên hình 2-5 biểu diễn mặt hướng trượt kiểu mạng thông thường kim loại Ví dụ: Kim loại có mạng tinh thể lập phương tâm mặt Al, Cu, Pb, Fe, Ni, Co, Au Ag… có mặt trượt mặt có hướng trượt (hình 2-5a) Kim loại có mạng tinh thể lập phương tâm khối Fe, Mo, Co… có mặt trượt mặt có hướng trượt (hình 2-5b) Kim loại có mạng tinh thể phương xếp chặt Zn, Mg, Ti, Be…có mặt trượt đáy hình lục phương mặt có hướng trượt (hình 2-5c) 106 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn y y y z z x a) z x x b) Hình 2-5 Các mặt phương trượt a) Tinh thể lập phương tâm mặt b) Tinh thể lập phương tâm khối c) Tinh thể phương xếp chặt c) h Min Chi o Trượt nguyên nhân gây nên biến dạng tdẻP H o Kim loại có cấu tạo mạng ua T tinh thể khác có độ dẻo khác tức m Ky th ng biến dạng dẻo khác khả nă Su ptrượt mặt gọi hệ số trượt tức số H Tích số mặt trượt số phương ng D ruomỗi loại mạng tinh thể cách trượt hay khả ght ©t T a trượ củ i opyr C Hệ số trượt cao, tính dẻo kim loại lớn Hệ số trượt mạng lập phương tâm mặt 12, mạng lập phương tâm khối 12, mạng sáu phương xếp chặt Như vậy, kim loại có mạng lập phương :Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, Cr… có tính dẻo cao kim loại có mạng sáu phương xếp chặt Mg, Ti Nhưng nhiều trườn g hợp kim loại có mạng lập phương tâm mặt có tính dẻo cao kim loại có mạng lập phương tâm khối mạng lập phương tâm mặt có mật độ nguyên tử cao mạng lập phương tâm khối Thí dụ Fe trạng thái austênit  (lập phương tâm mặt) độ dẻo cao Ferit  (lập phương tâm khối ) Thực nghiệm chứng tỏ có thành phần ứng suất tiếp τ ngoại lực mặt phương trượt gây trượt, thàn h phần ứ ng suất pháp khô ng có tác dụng gây trượt Giá trị ứng suất tiếp để đạt đến trượt gọi ứng suất tiếp tới hạn τth Giá trị ứng suất tiếp tác dụng phụ thuộc nhiều đến định hướng mặt trượt phương tác dụng ngoại lực Nếu góc tác dụ ng (góc lập phương lực tác dụng đường pháp tuyến mặt trượt ) 0 hay 90 dù lực tác dụng P lớn bao nhiêu, giá trị củaτ 0, trượt khôn g xảy Mặt trượt thuận lợi góc tác dụng 45 giá trị τ lớn 107 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn - Song tinh: vừa trượt vừa quay phần tinh thể đến vị trí đối xứng với phần lại qua mặt phẳng định gọi mặt song tinh (hình 2-4b) Song tinh thường gặp biến dạng dẻo bằn g hình thức trượt gặp khó khăn (như biến dạng với tốc độ lớn nhiệt độ thấp đặt tải trọng va đập) Song tinh xảy đột ngột không từ từ trình trượt Biến dạng dẻo song tinh có độ biế n dạng dư bé, cần có ứng suất lớn trượt Biến dạng dẻo củ a đa tinh thể: Trong thực tế kim loại cấu tạo đa tinh thể, đa tinh thể tập hợp đơn tinh Biến dạng đa tinh thể gồm dạng: - Biến dạng nội hạt Dạng chủ yếu gồm trượt song tinh Trong đa tinh hạt xếp lộn xộn Sự trượt xảy trước hết tinh thể (hạt) có mặt trượt hướng trượt tạo với hướng ngoại lực góc 450 đến mặt khác Trong đa tinh thể, hạt tham gia vào trình trượt (biến dạng) h n g đồng inkhô i Mc với mức độ biến h không cù ng lúc, hạt có vị trí thuận tiện biến dạo g trướ Hn C TP với mức độ biến dạn g nhỏ dạng lớn hơn, hạt có vị trí bất tiện biến thuag sau dạn t Ky hạt phụ thuộc vào số lượng mặt Vị trí thuận tiện hay không thuận tiệnpcủa ham H Sunào có số mặt trượt hướng trượt lớn biến trượt hướng trượt tinh thể Tinh thể ng D Truo dạng dễ nhiều t © h yrig Cop - Biến dạng vùng tinh giới hạt: Giữa vùng vùng tinh giới hạt Tại có chức nhiều tạp chất dễ chảy mạng tinh thể bị rối loạn Ở nhiệt độ thườn g vù ng khó xảy trượt song tinh, nhiệt độ cao 9500C vùng tinh giới dễ chảy biến dạng trước Do tác dụng ngoại lực hạt dễ trượt quay tương tạo nên biến dạn g dư Như nhiệt độ thấp biến dạng đa tinh thể chủ yếu xảy nội hạt Còn nhiệt độ cao biến dạng chủ yếu trượt quay hạt 1.3 Những nhân tố ảnh hưởng tới tính dẻo biến dạng dẻo kim loại 1.3.1 nh hưởng ứng suất chính: a.Các ng ứng suất điều kiện biến ng dẻo: Ứng suất ứng suất pháp tuyến () sinh bên vật thể có ngoại lực tác dụng Có dạng ứng suất chính: ứng suất đường (hình 2-6a), ứng suất mặt (hình 26b) ứng suất khối (hình 2-6c) Ứng suất làm cho vật thể biến dạng đàn hồi biến dạng phá hủy ảnh hưởng định đến ứng suất tiếp () Ứng suất tiếp () gây trượt song tinh làm cho vật thể biến dạng dẻo Ứng suất tiếp lớn biến dạng dẻo nhiều Ứng suất tiếp đạt trị số cực đại max mặt tinh thể làm với phương lực tác dụng góc 45 Trị số max phụ thuộc vào trạng thái ứng suất giá trị chúng 108 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 2-6 Sơ đồ trạng thái ứng suất a) Ứng suất đường b) Ứng suất mặt c) Ứng suất khối Điều kiện để kim loại biến dạng dẻ o theo Convenan (Pháp –1872) là: max =  ch ch - Giới hạn chảy Như vậy, điề u kiện biến dạng dẻo trường hợp trạng thái ứng suất khác : h   ch Min Trạng thái ứng suất đường:  max   Chi o at TP H u y th am K     ph Trạng thái ứng suất mặDH Su  max  t:  ch g 2 ruon t©T h yrig 1   ch Cop  max   Trạng thái ứng suất khối: 2 b Ảnh hưởng trạ ng thái ứng suất tính dẻo biế n dạng dẻo kim loại Nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng: “khi tác động ứng suất kéo ứng suất nén nhiều tính dẻo kim loại cao, trạng thái ứng suất kéo khối làm cho kim loại dẻo trạng thái ứng suất kéo mặt đường Trạng thái ứng suất nén khối làm kim loại có tính dẻo cao ứng suất nén mặt đường” K1 M1 Đ1 K2 M2 K3 Theo chiều tính dẻ o tăng dần Đ2 M3 K4 Hình 2-7 Sơ đồ trạng thái ứng suất xếp theo tính dẻo tăng dần Sơ đồ ảnh hưởng trạng thái ứng suất đến tính dẻo biến dạng dẻo kim loại xếp theo thứ tự tính dẻo tăng dần biểu diễn hình 2-7 Trong ứng suất đường có trạng thái (Đ ; Đ2 ), ứng suất mặt có trạng thái (M1, M2, M3) ứng suất khối có trạng thái (K1, K2, K3, K4) 109 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Khi cán, ép, rèn dập thể tích trạng thái ứng suất kim loại đặc trưng theo sơ , tất trường hợp ứng suất nén 1 lớn nhất, ứng suất đồ K4 nén 2 3 nhỏ 1 Ứng suất 1 tạo thành dụng cụ tác động lên kim loại Ứng suất 2 3 tạo thành lực ma sát thành khuôn Khi dập giãn vật có vành rộng phần riêng chịu trạng thái ứng suất khác nhau: Đáy vật dập chịu ứng suất theo sơ đồ K3 thành bên theo sơ đồ M2, vành theo sơ đồ K2 1.3.2 Ảnh hưởng ứng suất dư: Ứng suất dư nội lực tồn kim loại sau trình gia công Sự tồn ứng suất dư bên vật thể biến dạng làm cho tính dẻo vật đi: Ứng suất dư lớn làm cho vật biến dạn g phá hủy Thông thường ứng suất dư kim loại cũn g cân bằn g nghóa tổng giá trị ứng suất kéo phải tổng giá trị ứng suất nén Khi vật thể chịu ứng suất ngoại lực tác dụng (o ), kể đến ảnh hưởn g ứng suất dư (d) tổng ứng suất () tác dụng bên vật thể khác nhau: h Min - Ở vùng có ứng suất dư ké o thì: Chi P Ho  = o + d uat T y th am K - Ở vùng có ứng suất dư né n thì: Su ph g DH ruon  = o - d T ht © yrig C p Do ứng suấtophân bố không đồng nên làm cho vùng tinh thể biến dạng khô ng đều, khả biến dạng chất lượng gia công khô ng đồng Do tồn ứng suất dư nên khả chịu lực vật giảm đi, làm cho vật thể chóng đạt tới giới hạn bền cho phép Như ứng suất dư làm giảm tính dẻ o, độ bền, độ dai va chạm giảm khả chịu đựng vật thể Ngoài ra, trước gia công áp lực ứn g suất dư có sẵn kim loại nói chung có giá trị lớn tính dẻo giảm Do đó, để tăng khả biến dạng cũ ng để bảo đảm ứng suất dư có giá trị thấp phân bố đồng nhiều trường hợp trước sau gia công áp lực người ta đem ủ kim loại (ủ kết tinh lại ủ hoàn toàn) 1.3.3 Ảnh hưởng thành phầ n hóa học tổ chức kim loại: a nh hưởng nh phần hóa học Thành phần hóa học ảnh hưở ng đến tính dẻo biến dạng kim loại hợp kim Thành phần hóa học hợp kim định nguyên tố bản, nguyên tố hợp kim tạp chất - Nguyên tố bản: Nguyê n tố tạo nên tổ chức sở, ảnh hưởng định tới tính dẻo khả biến dạng dẻo kim loại hợp kim Ví dụ: Trong 110 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn thép C, nguyên tố Fe C, chúng tạo nên hợp chất Fe3C cứng giòn Nếu %C tăng thép cứng giòn, %Fe tăng thép mềm - Nguyên tố hợp kim: Khi hợp kim hóa, nguyê n tố hợp kim tạo với kim loại sở liên kết kim loại (các hợp chất hóa học, hợp chất điện tử…) Các liên kết kim loại thường có tổ chức tinh thể phức tạp làm cho kim loại hợp kim cứng giòn Các nguyên tố hợp kim làm xô lệch mạng, làm cản trở trình trượt, làm kim loại có tính dẻo thấp Thường lượng chứa nguyên tố hợp kim nhiều ảnh hưởng tới độ ng, độ bền kim loại lớn - Nguyên tố tạp chất: Tạp chất kim loại ảnh hưởng lớ n tới tính dẻo Trong kim loại nhiều tạp chất (nhất tạp chất phi kim loại S, P, O, N, H…) làm giảm mạnh tính dẻo kim loại Tạp chất dễ chảy thường tập trung vùng tinh giới hạt làm rối loạn mạng tinh thể đấy, làm tính dẻo kim loại Ví dụ: thép, S kết hợp với Fe tạo thành Sunfua sắt ( FeS) Cùng tinh Fe + FeS có nhiệt độ chảy khoảng 9500C, chúng phân bố vùng tinh giới hạt làm cho thép dễ bị bở nóng Còn P tạo với Fe thành hợp chất FeP có nhiệt độ chảy < 9500 C, làm xôhlệch mạng tinh Min thể nên làm cho thép bị bở nguội Chi P Ho uat T b nh hưởng tổ chức kim loại y th am K h Nhiệt độ, thành phần hóa học H Su hợp kim tổ chức kim loại có liên quan chặt p D g chẽ với có ảnh hưở©nTrđến khả biến dạng hay nói đơn giản tính dẻo g uon t h kim loại yrig Cop Ngoài ra, mật độ kim loại, kích thước hạt với đồn g kích thước hạt có ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại Nói chung kim loại có tổ chức pha túy dung dịch rắn tính dẻo cao kim loại có tổ chức hỗn hợp học có pha hợp chất hóa học Thí dụ thép nhiệt độ thường có thành phần cacbon cao, tổ chức péclit (gồm pha ferit xementit) có tính dẻo sắt nguyên chất kỹ thuật có pha ferit Nế u nung thé p lên nhiệt độ đường AC1 (> 727C) thé p từ trạng thái pha chuyển thành pha Auxtênit dung dịch rắn túy nên tính dẻo cao hẳn Pha Auxtênit pha ferit dung dịch rắn , mật độ khối Auxtênit cao ferit nên Auxtênit có tính dẻo cao ferit Tổ chức kim loại nhiều pha, mạng tinh thể phức tạp tính dẻo Tổ chức kim loại hạt nhỏ mịn đồng độ dẻo tăng, độ bề n tăng 1.3.4 nh hưởng nhiệt độ: a Thực chất: Khi nung nóng kim loại nguyên tử bị dao động nhiệt Dao động nhiệt làm suy giảm lực liên kết, làm tăng tính dẻo kim loại, đồng thời dao động nhiệt có khả đưa nguyên tử từ trạng thái cân trạng thái cân bằng, giảm xô lệch mạng, khử biến cứng làm tăng tính dẻo kim loại…Khi nung nóng, kim loại có khả chuyển từ pha sang pha khác có tính dẻo cao Ví dụ: Fe pha có tính dẻo thấp, nung lên 7230C chuyển thành Fe  có tính dẻo cao 111 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Kim loại sau biến dạng dẻo, thường trạng thái biến cứn g, khả biến dạng giảm Muốn biến dạng tiếp tục phải làm biến cứng, phục hồi tính dẻo cách nung nóng kim loại lên nhiệt độ định Phụ thuộc vào nhiệt độ nung, phục hồi tính chất ban đầu kim loại gọi trình kết tinh lại Các trình chuyển biến kim loại nung nón g: Quá trình hồi phục: nung kim loại qua biến dạng nguội đến nhiệt độ không cao  T1 = (0,25 0,3)T chảy , nhờ dao động nhiệt có khả khử bỏ phần ứng suất dư xô lệch mạng làm tăng tính dẻo kim loại, tượng gọi hồi phục Hồi phục làm cho độ bền kim loại giảm, tính dẻo tăng, tính chống gỉ tăng Quá trình kết tinh lại: Khi nung đến nhiệt độ T = 0,4 T chảy bên kim loại xảy hai tượng: - Xuất nhữn g trung tâm kết tinh có mạng tinh thể hoàn thiện, trung tâm lớn lên tạo thành kim loại có mạng không bị xô lệch h Min - Tụ tập hạt nhỏ bé không thành hạt o Chhơn lớn i P H a u2.t T Hai trình trình kết tinh lại lần y th am K ph Khi nhiệt độ nung nóng đạg đến Su t độ kết tinh lại, trình sinh mầm phát t DH nhiệ uon triển mầm xảy tương tự tnhư rquá trình kết tinh, trạng thái rắn, nên gọi ©T gh trình kết tinh lạo yri C ip Nhiệt độ kết tinh lại (TKTL ) nhiệt độ xảy trình tạo mầm mầm bắt đầu lớn lên kim loại bị biến dạn g dẻo với lượng đáng kể, nhiệt độ tính theo công thức kinh nghiệm sau : TKTL =k Tchảy Trong đó: T chảy = nhiệt độ nóng chảy kim loại k = hệ số phụ thuộc độ kim loại mức độ biến dạng dẻo Với: Kim loại nguyên chất kỹ thuật k = 0,4 Nhiệt độ kết tinh lại tính: TKTL = 0,4 Tchảy (TKTL: nhiệt độ kết tinh lại; Tchảy: nhiệt độ nóng chảy tính theo K) Thời kỳ đầu giai đoạn mầm tạo thành đường tập trung lượng lớn, thường vùng tập trung sai lệch mạng biên giới hạt, mặt trượt Do đó, mức độ biến dạng lớn số mầm sinh nhiều Sau sinh mầm, chúng lớn lên cho đế n tiếp xúc thời kỳ kết thúc Sự tạo thành hạt thời kỳ trình tạo khu vực khô ng có sai lệch mạng kim loại Các vùng kim loại bị biến dạng thay hạt trình triệt tiêu ứng suất phục hồi tính dẻo Do đó, thời kỳ thời kỳ có ý nghóa toàn trình kết tinh lại Thời kỳ gọi thời kỳ kết tinh lại lần thứ 112 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Thời kỳ gọi thời kỳ kết tinh lại lần thứ hai hay kết tinh lại chọn lọc thời kỳ hạt vừa tạo thành tiếp tục lớn lên Sự lớn lên hạt xảy cách hạt nhỏ hòa tan vào hạt lớn để làm tổng diện tích bề mặt tương ứng với trạng thái lượng bề mặt thấp Sự phát triển giai đoạn phụ thuộc vào điều kiện sau: - Nhiệt độ giai đoạn cao nhiệt độ kết tinh lại (TKTL ) giữ thời gian lâu hạt dễ lớn Do đó, kết thúc gia công áp lực không nên để lâu nhiệt độ - Mức độ biến dạng sau kết tinh lại hạt tạo thành có kích thước chênh lệch nhiều, biên giới hạt khôn g ổn định, có xu hướ ng dịch chuyển phía hạt nhỏ, gọi tượng “ nuốt hạt “ để tạo thành hạt lớn Nếu lượng biến dạng bé (1-2%) tổ chức kim loại không thay h đổi Khi lượng biến dạn g mức độ khoảng  8%, độ Min Chi chênh lệch kích thước hạt sau kết tinh lại P Ho uat T lớn, tượng nuốt hạt xảy mãnh liệt làm cho hạth tth yt am K nhận lớn Lượng biế n dạn g nhưuvậy gọi ph S Hình 2-8.Sự phụ thuộc g DH lượng biến dạng tới hạn, chúný kỹ thuật Truo kích thước hạt sắt vào sản xuất, cần tráigh tbiến dạng với lượng biến nh © opyr C mức độ biến dạng dẻo (khi dạng tới hạn ủ nhiệt độ kết tinh lại Khi lượng biến dạng lớ n, độ chênh lệch không đổi :750C ) kích thước hạt sau kết tinh lại nhỏ, kết kim loại hạt nhỏ hình 2-8 Tóm lại kết tinh lại giảm khả chống biến dạng, độ bền, độ cứng kim loại giảm, tính dẻo tăng, phục hồi tính chất lý vật liệu, giảm không đồng thành phần hóa học, khử bỏ ứng suất dư khử bỏ vết nứt tế vi b.Các hình thức gia cô ng kim loại bằ ng áp lực: Căn vào nhiệt độ chia hình thức gia côngsau: Gia công nóng: Là hình thức gia công áp lực thực nhiệt độ lớn nhiệt độ kết tinh lại Tg.c nóng > TKTL [ thực tế Tg.c nóng = (0,7  0.9)Tchảy] Trong thực tế gia công nóng, nhiệt độ kết thúc gia công lấy cao nhiệt độ kết tinh lại lý thuyết để trình kết tinh lại xảy hoàn toàn Ví dụ bảng Kim loại Thép TKTL lý thuyết(c) TKTL thực tế (c) T reøn (c) 450 600  700 1300  800 113 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Đồng 270 450  500 800  600 Latoâng 250 400  500 750  600 Nhoâm 20 250  350 450  350 Gia công nóng có ưu điểm sau: - Do tính dẻo luô n phục hồi trình biến dạng nên biến dạng kim loại với lượng lớn lần nung (có thể lớn 1000%) - Do kim loại trạng thái dẻo cao nên lực gia công bé, dễ gia công Nhiề u kim loại nhiệt độ thườ ng khó gia công, dễ gia công trạn g thái nóng Zn, W… - Trong trình gia công vết nứt, rỗ bên hàn lại, mật độ kim loại tăng, tính tăng - Gia công nóng có kèm theo trình hồi phục kết tinh lại nên sau gia công kim loại hồi phục tính dẻo, không bị biến cứng, phục hồi lý hóa tính Sau gia công nóng tính dẻo kim loại phục hồi, nên thuận lợi cho h công cắt gọt gia Min Chi tiếp tục P Ho uat T Nhược điểm gia công nóng là: y th am K - Tốn lượ ng để nung nóng H Su loại kim ph D uong - Ở trạng thái nóght khó gia công nhữ ng chi tiết nhỏ mỏng (có đườ ng kính ng © Tr yri chiều dày < mm)ovì dễ cháy hỏng Khi nung nhiệt độ cao dễ bị ôxy hóa bề mặt tạo C p nên lớp vảy ôxýt làm cho độ bóng, độ xác gia công thấp, chất lượ ng lớp bề mặt vật gia công Sự ôxy hóa nung bị cháy bề mặt kim loại làm cho vật gia công bị hao hụt kích thước Sau gia công , kim loại co lại nên độ xác kích thước không cao Ngoài gia công nóng thép, lớp bon bề mặt dễ bị cháy hao khuếch tán bên ngoài, làm cho thành phần C lớp giảm đi, độ bền độ cứng lớp mặt sản phẩm - Khi gia công trạng thái nóng, ngừng gia công nhiệt độ cao, tốc độ làm nguội vật gia công lớn dễ gây biến dạng, cong vênh nứt nẻ - Một số kim loại hợp kim có tính dòn nóng khó gia công nhiệt độ cao Ví dụ: Thép có chứa nhiều S bị dòn nóng, dễ nứt gia công nóng Gia công nguội: Gia công nguội hình thức gia công áp lực nhiệt độ mà không xảy trình kết tinh lại Tg.c nguội < TKTL Sau biến dạng nguội tổ chức kim loại thường có dạng thớ , tính chất kim loại mang tính có hướng nghóa tính chất khác theo hướng khác Phương pháp gia công nguội thường dùng để gia công mỏng, kéo dây, kéo ống 114 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Đặc điểm gia công nguội: - Gia công nguội đạt độ xác, độ bóng chất lượng bề mặt cao gia công nóng - Gia công nguội kim loại không bị ôxy hóa, không bị cháy nên không hao phí kim loại, vật gia công không bị hao hụt kích thước - Gia công thép mặt không bị thoát cácbon, tổ chức dễ bị vỡ vụn, hạt nhỏ nên tính tốt - Gia công nguội, kim loại dễ bị biến cứng, tính dẻo giảm, trở lực biến dạng tăng nên tốn lực công biến dạng Nếu mức độ biế n dạng tăng biến cứng nhiều, tiếp tục gia công vật gia công dễ bi nứt nẻ Muố n phục hồi tính dẻo cần phải nung nóng (cần phải mang ủ) 1.3.5 Ảnh hưởng tốc độ biến dạng: Tốc độ biến dạng thể tích tương đối W lượng biến dạng đơn vị thể tích dv đơn vị thời gian dt, biểu thị công thức: h Min v Chi P Ho dv uat T w y th vdt am K ph H Su Dg với tốc độ hành trình thiết bị Ví dụ: vật Cần phân biệt tốc độ biến ng n uo © r tdàT10 mm kéo dài máy kéo có tốc độ hành dài 100 mm, vật yrigc i kháh Cop tốc độ biến dạng vật thứ 10%/s, vật thứ hai trình máy 10 mm/s 100%/s Khi tác dụng lực, lượng sinh dùng cho biến dạn g dẻo , biến dạn g đàn hồi tồn dạng ứng suất dư v.v… Năng lượng tiêu hao cho biến dạng dẻo phần lớn chuyển thành nhiệt tỏa xung quanh biểu thị mức độ tỏa nhiệt :   A nong A Trong đó: A nóng - Cô ng sinh biế n dạng dẻo A - Công thiết bị cung cấp Đối với kim loại khác  khác thường đạt từ 0,75  0,90 Nhiệt lượng làm cho vật có nhiệt độ lúc biến dạng tk cao nhiệt độ ban đầu to Hiệu ứ ng nhiệt  biểu thị công thức: t  to   k tk Tốc độ biến dạng cao  lớn, tốc độ biến dạng thấp nhiệt độ truyền vào dụ ng cụ v.v…nê n  nhỏ Ả nh hưởng tốc độ biến dạn g tóm tắt sau: Tăng tốc độ biến dạng làm giảm tính dẻo kim loại: 115 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn a Nếu tốc độ trình biến cứng biến dạng lớ n tốc độ trình khử biến cứng (tức tốc độ sinh biến mềm) Ví dụ: Khi gia công nóng, tốc độ biến dạng tăng trình kết tinh lại không đủ thời gian thực hoàn toàn, tốc độ biến cứng lớn tốc độ kết tinh lại để khử biến cứng làm cho trở lực biến dạng tăng tính dẻo giảm b Do tác dụng hiệu ứ ng nhiệt làm cho kim loại đạt đến nhiệt độ có tính dẻo thấp Ví dụ: nung thép đến nhiệt độ rèn cao nhất, làm biến dạng với tốc độ biến dạng lớn sinh nhiệt nhiều làm thép đạt đến nhiệt độ nhiệt làm cho tính dẻo giảm, gia công dễ bị nứt Tăng tốc độ biến dạng làm tăng tính dẻo củ a kim loại: a Do tác dụng hiệu ứng nhiệt làm cho kim loại có tốc độ khử biến cứng (tốc độ biến mềm) lớn tốc độ biến cứng Ví dụ: Khi gia công nguội, tốc độ biến dạng tăng, nhiệt sinh nhiều tạo điều kiện cho hồi phục kết tinh lại thực hiện, làm cho trở lực biến dạng giảm, tính dẻ o tăng b Do tác dụng hiệu ứng nhiệt làm cho kim loại đạt đến nhiệt độ mà kim loại h Mn có tính dẻo cao Ví dụ : Latông (đồng thau) LCuZn41 nung tới nhiệhiđộ i700C nhiệt độ Ct P Ho mà có tính dẻo thấp, từ 700  800C nhiệt độ cóatính dẻo cao Nếu gia công gần u tT y th 700C với tốc độ biến dạng lớn, trình giaacông sinh nhiệt làm cho nhiệt độ vật mK ph gia công tăng lên đạt tới khoảng 730 Su740C khoảng nhiệt độ mà LCuZn41 có tính DH  ng dẻo cao, tăng tính dẻt ©củrukim loại o Ta o h yrig Cop 1.4 Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tổ chức tính chất kim loại: 1.4.1 Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới tổ chức tính kim loại: Biến dạng dẻo có ảnh hưởng lớn tới tổ chức tính kim loại Tùy thuộc vào nhiệt độ, tốc độ biến dạng, trạng thái tổ chức kim loại trùc gia công mà sau gia công tổ chức tính thu khác nhau: - Khi gia công nguội hạt bị vỡ nát thành hạt nhỏ làm cho độ hạt giảm tính tăng lên Khi gia công nóng nhiệt độ ngừng biến dạng cao hạt thô to tính Nếu tốc độ biến dạng mức độ biến dạng tăng vỡ nát hạt nhiều độ hạt giảm tính cao Độ hạt trước biến dạng nhỏ sau gia công hạt nhỏ tính cao - Tổ chức kim loại vật đúc có dạng nhánh cây, hạt khôn g đều, có nhiều khuyết tật xốp co, rỗ khí, rỗ co, lõm co…nhờ biến dạng dẻo khuyết tật khử bỏ, tăng độ mịn chặt kim loại làm cho tíng tăng lên Hình 2-9 Sơ đồ biểu diễn thay đổi dạng hạt tính 116 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn - Biến dạng dẻo biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, tạo loại thớ uốn xoắn khác làm tăng tính sản phẩm Tốc độ biến dạng có ảnh hưởng lớ n tới tính sản phẩm Nếu tốc độ biến dạng lớn độ biến cứng nhiều, không đồng biến cứng nghiêm trọng phân bố thớ không đặn tính Ví dụ : rèn khuôn dập thể tích máy ép có tốc độ biến dạng thấp nên kim loại biến dạng từ từ, thớ đặn hơn, kim loại biến dạng triệt để tính sản phẩm cao so với gia công máy búa - Đối với phôi có tổ chức thớ (ví dụ phôi cán, kéo sợi…) nhờ biến dạng dẻo cải tạo lại thớ làm cho tính sản phẩm cao Ví dụ: chồn để tạo thớ gấp khúc, xoắn để tạo thớ xoắn, uốn dịch trượt để tạo thớ uốn theo đường trục chi tiết làm cho khả chịu lực sản phẩm tăng lên Tóm lại sau biến dạng dẻo thường xảy tượng biến cứng làm độ bền, độ cứng kim loại tăng lên ngược lại độ dẻo, độ dai giảm xuống ( hình 2-9), giảm khả chống mài mòn, gây khó khăn cho trình gia công cắt gọt Mặt khácnh công áp lực , gia i Mi Chtổ chức thớ làm làm thay đổi tổ chức ban đầu kim loại, biến tổ chức hạt thàn h Ho TP uat gia công cần tận dụng tổ chức thay đổi hướng thớ Vì kỹ thuật, thiết kế h Ky t thớ để làm tăng khả chịu lực chi tiếham t: up DH S - Muốn tăng độ bền uongchi tiết chịu kéo nén phải bố trí phương lực r t©T ighcủa thớ tác dụng trùng với phương yr Cop - Nếu chi tiết chịu ứng suất cắt phải bố trí phương lực tác dụng vuôn g góc với phương thớ - Cần ý khôn g nên cắt đứt thớ gia công mà nên uốn thớ theo đường bao chi tiết để tăng độ bền tiết kiệm vật liệu Ví dụ: - Khi uốn chi tiết hình 2-10a, độ bền cao hẳn chi tiết bị cắt đứt thớ hình 2-10b Hình 2-10 Thớ kim loại phương pháp gia công sản phẩm a) Uốn thớ b; c) Cắt đứt thớ d) Vuốt bulông e) Chồn buloân g 117 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn - Khi cheá tạo bulông Nếu dùng phương pháp cắt gọt từ thép cán (hình 2-10c) thớ kim loại bị cắt ngang, làm việc mũ bulôn g chịu ứng suất tiếp dọc thớ dễ bị hỏng Nếu dùng cách vuốt nhỏ phần thân bulông phần thớ mũ bulông thẳng góc với ứng suất tiếp nên tính tốt (hình 2-10d) Nếu dùng phương pháp chồn đầu từ thép cán có đườn g kính thân bulông hầu hết thớ đầu bulông thẳn g góc với ứng suất tiếp khả chịu lực bulông tốt (hình 2-10e) 1.4.2 Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới lý tính kim loại: Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện làm thay đổi từ trường kim loại - Tính dẫn điện: Biến dạng dẻo tạo sai lệch mạng tinh thể làm tính liên tục điện trườn g tinh thể bị phá vỡ làm điện trở kim loại sau biến h dạng tăng lên Ngoài ra, biến dạng dẻo cũn g làm xô lệch vùng tinh hi Min t tăng lên tạo giới hạ C Ho màng chắn cản trở chuyển động tự điệnttử,Pđó cũn g nguyên nhân làm ua T tăng điện trở kim loại Ở đa số kim loại Ky th biến dạng dẻo điện trở tăng  sau ham 5%, cá biệt điện trở vonfram lại giảm u p  50% S 30 g DH ruonng dẻo làm giảm tính dẫn nhiệt, lý chủ yếu -Tính dẫn nhiệtht © Tn : Biế ig opyr ch mạng, làm xô lệch vùng tinh giới, làm giảm biên độ dao động biến dạng dẻo làm xô lệ C nhiệt điện tử giảm khả dẫn nhiệt Sự giảm không lớn lắm, nhiên trường hợ p cần thiết phải tính đến để tìm biện pháp khắc phục -Từ tính: sai lệch tạo biến dạng dẻo làm thay đổi cách bố trí từ trường kim loại làm thay đổi từ tính, độ thấm từ , độ từ giảo độ từ dư giảm, lực khử từ diện tích vòng từ trễ tăng Như vậy, thép dùng chế tạo nam châm biến dạn g dẻo có tác dụng tốt, thép làm lõi biến thế, lõi dẫn từ biến dạng dẻ o có ảnh hưởng xấu 1.4.3 Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới hóa tính: Sau biến dạng dẻo năn g lượng tự kim loại tăng hoạt tính hóa học kim loại tăng lên Điều thấy rõ tẩm thực hai mẫu kim loại trước sau biến dạng dẻo, mẫu sau biến dạng dẻo tẩâm thực nhanh 1.5 Các định luật áp dụng gia công kim loại áp lực: 1.5.1 Định luật biến dạng đàn hồi tồn đồ ng thời với biến dạng dẻo: Định luật phát biểu sau: “Khi biến dạng dẻo kim loại, đồng thời với biến dạng dẻo có xảy biến dạng đàn hồi Quan hệ lực biến dạng biến dạng đàn hồi tuân theo định luật HUC” 118 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Vì có biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo nên kích thước chi tiết sau gia công khác với kích thước gia công Ví dụ: góc uốn chi tiết khác với góc uố n ( tức khác với góc khuôn uốn) Căn vào định luật thiết kế vật rèn, dập khuôn cần ý lượng biến dạng dư biến dạng đàn hồi gây nên 1.5.2 Định luật ứng suất dư : “Bên kim loại biến dạng dẻo sinh ứng suất dư cân nhau” Do biến dạng không toàn thể tích kim loại, phân bố nhiệt không đều, thành phần tổ chức kim loại không nên sau gia công kim loại tồn ứng suất dư, ứng suất dư loại ( ứng suất cân toàn thể tích vật thể) quan trọng Nếu sau gia công ứ ng suất dư loại cân toàn thể tích vật giữ nguyên hình dáng kích thước sau gia công, không cân bằng, sau thời gian dài ngắn khác vật tự biến dạng để phân bố lại h ứng suất Sự tự biến dạn g điều không mong muốn sảnMin t xuấ Chi P Ho Như ứng suất dư tồn bên vậtthuatsau biến dạng làm giảm tính thể T y dẻo, giảm độ bề n độ dai va chạm, làm cho vật K biến dạng bị phá hủy pham thể H Su nnD 1.5.3 Định luật thể tíchrkhôg g đổi: uo t©T igththể trước biến dạng thể tích vật thể sau biên dạng” “Thể tíchCopa r củ y vậ Trên thực tế thể tích vật thể biế n dạng dẻo có thay đổi giá trị không đán g kể, bỏ qua Định luật có ý nghóa lớn thực tiễn, cho ta biết biến dạng theo phương có ngoại lực tác dụng Chẳng hạn xét vật thể biến dạng, giả thiết kích thước vật thể trước biến dạng l0, b0, h 0; kích thước vật thể sau biến dạng l1 , b1, h1 Theo điều kiện thể tích không đổi thì: l0 b0 h0 = l1 b1 h1 ln Ký hiệu: ln (1) l1 b h  ln  ln  ( ) l0 b0 h0 l1 b h   ; ln   ; ln   l0 b0 h0 Từ (2) ta có 1 + 2 + 3 = (3) 1; 2 ; 3 gọi ứng biến (các biến dạng thẳng) Phương trình 1 + 2 + 3 = gọi phương trình điều kiện thể tích không đổi Từ phương trình ta rút kết luận sau: 119 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn a.Khi tồn ứng biến dấu ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến trị số tổng ứng biến Ví dụ: Khi chồn thỏi kim loại chiều cao giảm đi, chiều dài chiều rộng tăng lên Lượng giảm thể tích theo chiều cao tổ ng lượ ng tăng thể tích theo chiều dài chiều rộng h1 l b  ;  1;  h0 l0 b0 Khi ấy: Do đó: 3 < ; 1 > ; 2 > Ta coù: 1 + 2 = -3 Từ đây: 1   1 3  Neáu bieát 1   0,40  0,60 , điều có nghóa là: sau biến dạng có 40% 3 3 inh iM kim loại chuyển theo chiều dài 60% chuyển theo chiề.uHo ng rộ Ch t TP thua biến lại phải ngược dấu Ky b Khi có ứng biến hai ứng pham có trị số tuyệt đối nhau.DH Su uong Ví dụ: Khi chồ n ©hạr chế để khôn g có dãn dài, tức 1 =0 2 = -3 Điều t Tn righ có nghóa lượny giảm thể tích theo chiều Copg cao lượng tăng thể tích theo chiều rộng y “Trong trình biến dạng, chất điểm vật thể di chuyển theo phương có trở lực bé nhất” Đường chất điểm xác định theo nguyên tắc: hướng di chuyển điểm mặt phẳng thẳng góc với phương lực tác dụng theo hướng thẳng góc với chu vi mặt phẳng Lượng biến dạng nhiều theo hướng có nhiều điểm di chuyển b 1.5.4 Định luật trở lực bé nhất: x  a Hình 2-11 Sơ đồ di chuyển chất điểm Ví dụ: Ép khối kim loại lăng trụ có tiết diện chữ nhật Hình 2-11 sơ đồ hướng dịch chuyển chất điểm mặt phẳng thẳng góc với lực tác dụng Tuân theo định luật này, tiết diện vật thể chuyển dần sang hình tròn để cuối có chu vi bé Vì định luật gọi “ định luật chu vi bé ” 120 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn ight opyr C uo © Tr HS ng D uat T y th am K u ph Chi P Ho h Min 121 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn ... bé, dễ gia công Nhiề u kim loại nhiệt độ thườ ng khó gia công, dễ gia công trạn g thái nóng Zn, W… - Trong trình gia công vết nứt, rỗ bên hàn lại, mật độ kim loại tăng, tính tăng - Gia công nóng... công nguội: - Gia công nguội đạt độ xác, độ bóng chất lượng bề mặt cao gia công nóng - Gia công nguội kim loại không bị ôxy hóa, không bị cháy nên không hao phí kim loại, vật gia công không bị... 350 Gia công nóng có ưu điểm sau: - Do tính dẻo luô n phục hồi trình biến dạng nên biến dạng kim loại với lượng lớn lần nung (có thể lớn 10 00%) - Do kim loại trạng thái dẻo cao nên lực gia công