Bài giảng Công nghệ và khuôn dập tạo hình - Đinh Văn Duy

ệ dập khối trên máy búa thông qua các chức năng và nhiệm vụ của từng bộ phận của khuôn. Sơ đồ khuôn hở dập trên máy búa: 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA 102 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 440 of 581 103 Dập khối trên khuôn hở tại Công ty Diesel Sông công – Thái Nguyên (Disoco). 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 441 of 581 5.2.1. Mặt phân khuôn Mặt phân khuôn (MPK) chia khuôn thành 2 nửa khuôn trên và khuôn dưới; Căn cứ chọn MPK: đặt phôi và lấy vật dập ra khỏi khuôn, phải thuận lợi cho quá trình điền đầy kim loại, hướng thớ kim loại phù hợp, lực máy, hao phí KL ít nhất... 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA 104 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 442 of 581 Mặt phân khuôn sẽ quyết định hướng thớ của kim loại => Chọn mặt phân khuôn phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết. Ví dụ: Chọn MPK cho chi tiết cơ khí (con chốt) hình dưới: 105 Con chốt a) b) 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 443 of 581 106 Chọn mặt phân khuôn cho chi tiết sau: 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 444 of 581 5.2.2. Vành biên và rãnh thoát biên. Vành biên là phần kim loại thừa bao quanh vật dập trên mặt phẳng phân khuôn. Rãnh thoát biên là khoảng không trên khuôn gồm cầu vành biên a và túi chứa kim loại b: N/C cắt vành biênRãnh thoát biên 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA 107 Vật dập có vành biên TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 445 of 581 108 Tác dụng: • Đóng cửa khuôn làm tăng trở lực biến dạng để kim loại điền đầy lòng khuôn. • Giảm sự va đập giữa hai nửa khuôn (giảm nứt, vỡ khuôn) • Chứa kim loại thừa. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 446 of 581 5.2.3. Góc nghiêng thành lòng khuôn Mục đích: Sau khi dập do lực ma sát giữa vật dập và thành lòng khuôn tại các mặt tiếp xúc, cho nên nếu các thành lòng khuôn đứng thì vật dập sẽ dính chặt vào lòng khuôn, hoặc trong trường hợp dùng cần đẩy mà lực ma sát rất thì lực đẩy cũng lớn => Phải có góc nghiêng. 109 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 447 of 581 5.2.4. Bán kính góc lượn: - Bán kính góc lượn trong của vật dập R (r trong của khuôn) - Bán kính góc lượn ngoài của vật dập r (R ngoài của khuôn) 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA 110 Vật dập Lòng khuôn TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 448 of 581 5.2.5. Lỗ chưa thấu và màng ngăn lỗ Nếu sản phẩm có lỗ suốt, nhưng khi dập trên máy búa không thể tạo được lỗ dập suốt => Tạo các lỗ chưa thấu và còn lại một màng, màng sẽ được đột sau khi cắt vành biên. Các loại vật dập có lỗ chưa thấu và màng ngăn lỗ Phương án dập kết hợp, thay túi chứa kim loại bằng một vật dập nhỏ 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA 111 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 449 of 581 112 5.2.6. Lòng khuôn tinh và quá trình điền đầy lòng khuôn 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA - Lòng khuôn cuối cùng, - Kim loại điền đầy lòng khuôn tinh thì dập khối trên máy kết thúc. Bất kỳ vật dập nào cũng phải qua lòng khuôn cuối cùng => Nghiên cứu quá trình điền đầy của kim loại trong lòng khuôn tinh trước. TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 450 of 581 113 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA Các nguyên tắc điền đầy lòng khuôn: Có thể theo các nguyên tắc chồn, ép chảy kim loại vào các rãnh của lòng khuôn, tạo lỗ trống trong vật dập. a) Chồn; b,c) Chồn, tạo lỗ; d) Chồn phôi cao e) Ép chảy; f) Chồn, tạo lỗ, ép chảy TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 451 of 581 114 Tool direction a) b) c) Upsetting Upward flow Finished forging Force Finished forging Upward flow Upsetting Displacement d) Force-displacement-diagramm Các giai đoạn của quá trình điền đầy lòng khuôn hở trong dập khối: TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 452 of 581 115 Mô phỏng quá trình điền đầy lòng khuôn: 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 453 of 581 116 Lòng khuôn thô có tác dụng giảm cường độ làm việc của lòng khuôn tinh, do đó tăng tuổi thọ của các lòng khuôn tinh. Phôi dập qua lòng khuôn thô gần giống vật dập, có ba via được tạo ra từ khe hở giữa hai mặt biên. 1. Các bán kính góc lượn lòng khuôn thô lớn hơn ở lòng khuôn tinh. 2. Lòng khuôn thô có thể có hoặc không có rãnh thoát biên. 3. Chiều cao lòng khuôn thô phải lớn hơn chiều cao vật dập để khi dập trên lòng khuôn tinh có một lượng biến dạng về chiều cao . 4. Chiều rộng các lòng khuôn thô phải nhỏ hơn chiều rộng lòng khuôn tinh để có thể đặt bán thành phẩm (đã qua lòng khuôn thô) vào lòng khuôn tinh được dễ dàng . 5. Góc nghiêng có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn góc nghiêng thành lòng khuôn tinh. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 454 of 581 117 Các nguyên công chuẩn bị Phương pháp chuẩn bị phôi tốt nhất là: Chuẩn bị phôi dập bằng máy chuyên dùng như máy cán chu kỳ, rèn cán, phôi thép cán định hình, phôi đúc Sản lượng không đủ để sử dụng các máy chuyên đùng để chuẩn bị phôi => Sử dụng khuôn có nhiều lòng khuôn (trong đó có lòng khuôn chuẩn bị) 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 455 of 581 118 Tiết kiệm 34% KL Forging stages with and without pre-deformation (Photo: LASCO Umformtechnik, Coburg) Tiết kiệm 33% KL 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 456 of 581 119Nhóm 2 Nhóm 1 Chia nhóm vật dập: Để tiện nghiên cứu các nguyên công chuẩn bị, chia vật dập làm hai loại: Vật dập ngắn (Nhóm 2), vật dập dài (Nhóm 1). Đối với vật dập ngắn ta thường dập theo chiều trục của chi tiết. Vật dập dài phải dập ngang, chiều của lực dập vuông góc với chiều trục của chi tiết. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 457 of 581 120 Phương pháp tính và chọn phôi dập trong khuôn hở: a). Xác định kích thước phôi cho vật dập Nhóm 2 (vật dập ngắn). Thể tích phôi: VPh = k ( VVd + VPL ) - k: hệ số kim loại cháy khi nung k>1, k=1+(1%÷6%) - Vvd: Thể tích vật dập ở trạng thái nguội (theo bản vẽ) - Vpl: Thể tích phế liệu VPl = VVb + Vch + Vmn + Vm -VVb: Thể tích vành biên -Vch: Thể tích chuôi kẹp kìm -cho vật dập dài -Vmn: Thể tích mạch nối chi tiết (dập chùm) - cho vật dập dài -Vm: Thể tích màng ngăn lỗ (nếu có lỗ chưa thấu) Thay đổi tỷ số H0/D0= 1,5÷2,5 tương ứng với thể tích thôi để chọn kích thước phù hợp với điều kiện sản xuất. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 458 of 581 121 b). Xác định kích thước phôi cho vật dập Nhóm 1 (vật dập dài). Cần phải tạo ra phôi có kim loại phân phối ở từng phần riêng đủ để điền đầy lòng khuôn và lượng kim loại ra vành biên đồng đều. Mỗi diện tích tiết diện ngang của phôi chuẩn bị phải gần bằng tổng diện tích tiết diện của vật dập và vành biên tương ứng => Vật dập chất lượng cao, vành biên đồng đều, phết liệu ít, giảm mòn, hư hỏng lòng khuôn. Thực tế chứng minh, phôi tính toán và biểu đồ tiết diện của nó là phương pháp tốt nhất. Xây dựng phôi tính toán và biểu đồ tiết diện cho vật rèn có trục chính kéo dài dựa trên cơ sở : Phôi có tiết diện tròn, diện tích bằng tổng diện tích tiết diện vật dập và vành biên tương ứng gọi là phôi tính toán. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 459 of 581 122 Planes of metal flow. (a) Planes of flow. (b) Finished forged shapes. (c) Directions of flow [Altan et al., 1973] 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 460 of 581 123 -B1: Xây dựng giản đồ diện tích, tại các tiết diện ngang của vật dập (Fgd). -B2: Xây dựng giản đồ đường kính đối xứng Dgd= 1,13.Sgd 1/2 tương ứng với các tiết diện ngang. Tiết diện ngang của vật dập (phôi có tiết diện tròn): Sgd=Svd+2Svb=Svd+1,4Sr • Svd - Diện tích tiết diện ngang của vật dập • Svb - Diện tích tiết diện ngang của một phía vành biên. • Sr – Diện tích tiết diện rãnh thoát biên (tra bảng 5.1 Sách) Tính hàng loạt các giá trị Dgd (tại các tiết diện đặc trưng), đặt các đoạn đường kính nhận được trên đường thẳng của tiết diện ấy, nối các đầu đường thẳng liên tục ta được bản vẽ phôi tính toán hay biểu đồ đường kính. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 461 of 581 124 Các phương án chọn phôi theo GDĐKXây dựng GDĐK 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 462 of 581 125 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 463 of 581 126 Nguyên công chuẩn bị cho vật dập ngắn (Nhóm 2): Chồn: là nguyên công chuẩn bị chủ yếu. Mục đích: + Chiều dài tối thiểu có thể cắt được (trên máy cắt) Lmin<D0 với thép mềm, Lmin Phải chồn để đạt kích thước. + Để phôi dài dập luôn => năng suất thấp, giảm tuổi thọ lòng khuôn (mau mòn vì tiếp xúc với phôi nóng lâu). + Sau khi cắt các mặt đầu không phẳng => phải chồn để có đáy phẳng. + Chồn để làm bong vảy rèn trên vỏ phôi (làm sạch vảy rèn trước khi dập lòng khuôn cuối cùng) + Để tạo hướng thớ phù hợp (nếu đòi hỏi). 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 464 of 581 127 Sơ đồ quy trình công nghệ đặc trưng cho vật dập dọc, tròn xoay dạng bánh răng: - Trung tâm khuôn bố trí lòng khuôn tinh (trùng với đuôi én) - Diện tích chồn ở phía trước góc trái. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 465 of 581 128 Các nguyên công chuẩn bị cho vật dập ngắn: - Vật dập có lỗ chưa thấu hoặc có khoảng trống bên trong, phải tạo hình sơ bộ ở nguyên công chuẩn bị (do mặt đáy không phẳng nên làm dấu khuôn phía trên, phía dưới làm lõm để định vị). - Chuẩn bị phôi cho vật dập dọc có chuôi dài => vuốt (hình b) - Nếu vật dập có 1 hoặc 2 chuôi ngắn nhỏ do khó vuốt => ép chảy để chuẩn bị phôi. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 466 of 581 129 Các nguyên công chuẩn bị chính cho vật dập dài gồm: - Vuốt: Khi phôi được chọn ngắn hơn vật dập - Nén (thắt): Chuyển KL theo chiều trục, giảm tiết diện ngang đồng thời chuyển KL từ chỗ này sang chỗ khác. (Đập 1 nhát búa) - Ép tụ: Là nguyên công chuẩn bị dùng để phân bố lại kim loại, làm tăng tiết diện chỗ này bằng cách giảm tiết diện chỗ khác mà không thay đổi độ dài phôi. - Uốn: Nguyên công chuẩn bị với các vật dập có trục cong. - Thành hình (tạo hình ép tụ): Làm cho KL biến dạng lệch về một phía (KL phân bố lại theo nguyên tắc giống trong lòng khuôn ép tụ) 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 467 of 581 130A-A lòng khuôn vuốt , B-B –lòng khuôn ép tụ ; C-C –lòng khuôn uốn . Các lòng khuôn chuẩn bị trên máy búa: 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 468 of 581 131 5.12 Cách xác định loại và thứ tự các nguyên công: Điều kiện xác định: Xây dựng xong bản vẽ vật dập, hình dáng-kích thước phôi, thiết bị thực hiện nguyên công cuối cùng. - Xem chi tiết đang xét thuộc nhóm nào (Sách tra cứu rèn và dập khối Xtorojev), tham khảo các chi tiết cùng nhóm => Xác định quy trình công nghệ sơ bộ của chi tiết cần dập. Ngoài ra cần căn cứ vào sản lượng để xác định phương pháp dập. - Với chi tiết mới cần căn cứ vào kinh nghiệm và trình độ của người thiết kế. Với chi tiết điển hình, A.V. Rebenski đưa ra phương pháp tính số lượng các lòng khuôn chuẩn bị cần thiết cho các vật dập dài. Xác định các đại lượng (Lưu ý chỉnh sửa trong sách CN DTHK): = 𝐷𝑔đ𝑚𝑎𝑥 𝐷𝑔đ(𝑡𝑏) ; = 𝐿𝑔đ 𝐷𝑔đ(𝑡𝑏) ; C= 𝐷𝑘−𝑑𝑘 𝐿𝑘 Dgđmax – Đường kính lớn nhất trên giản đồ đường kính. Dgđ (tb) – Giá trị trung bình của giản đồ đường kính. Lgđ – Chiều dài giản đồ, bằng chiều dài vật dập Dk , dk– Đường kính lớn, nhỏ của phần côn trên giản đồ. Lk – Chiều dài phần côn. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 469 of 581 132 Đồ thị giới hạn lòng khuôn chuẩn bị (vuốt, ép tụ, thắt-nén) theo Rebenski: • БЗ – Vùng không phải chuẩn bị phôi; Переж –Vùng nguyên công thắt (nén) • ПО - Ép tụ hở; • ПЗ –Ép tụ kín; Ngoài vùng trên ta xét thêm K: K<0,02 – Vuốt K=0,02÷0,05 Vuốt + ép tụ hở K>0,05 Vuốt + Ép tụ kín 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA KL TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 470 of 581 133 Quy trình công nghệ dập chi tiết: Tay biên, Chi tiết kiểu đòn bẩy. 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 471 of 581 134 5.13. Dập khối trong khuôn kín trên máy búa: • Dập khối trên khuôn hở tạo ra vành biên chiếm 5-15% toàn bộ thể tích. Cần thiết các nguyên công cắt biên và gia công cơ. • Dập khối trên khuôn kín chất lượng vật dập cao hơn, tiết kiệm kim loại, khuôn phức tạp hơn, dễ gây quá tải máy. • Kích thước về chiều cao không đảm bảo khi phôi không chính xác. • Thích hợp các vật dập dọc thấp Khuôn kín gồm có: • Lòng khuôn kín • Khóa khuôn 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 472 of 581 135 Lòng khuôn sâu hơn được bố trí ở lòng khuôn dưới Dạng vật dập dọc và phương án thiết kế khuôn kín: 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 473 of 581 136 5.15. So sánh dập trên khuôn kín và khuôn hở: - Áp lực đơn vị lên thành lòng khuôn hở nhỏ hơn => tuy nhiên xét về biến dạng thì KL dễ điền đầy lòng khuôn kín hơn khuôn hở. - Lực dập khuôn hở lớn hơn vì có phần diện tích vành biên (tuy áp lực trong khuôn nhỏ nhưng diện tích lớn) - Khuôn hở tạo vật dập chính xác theo chiều cao, khuôn kín độ chính xác cao hơn theo chiều ngang (vì có khóa khuôn) - Hệ số sử dụng vật liệu khi dập trong khuôn kín cao hơn (vì không có vành biên) 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 474 of 581 137 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA - Độ chính xác phôi trong khuôn kín yêu cầu cao hơn - Tuổi thọ của khuôn kín và khuôn hở do nhiều yếu tố ảnh hưởng (chưa thể kết luận) - Dập trên khuôn kín với các vật dập vuông tròn thì khuôn thường có cạnh sắc => dễ vỡ hơn so với khuôn hở. Khuôn kín giữ được thớ kim loại. TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 475 of 581 138 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 476 of 581 139 Ví dụ về khuôn dập khối TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 477 of 581 140 5.2. DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 478 of 581 Video: Mô phỏng quá trình dập tay biên TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN 141Page 479 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN 142Page 480 of 581 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng (METK) 6.2. Dập khối trên máy ép Vít ma sát 6.3. Dập khối trên máy rèn ngang 6.4. Dập khối trên máy ép thủy lực (Ép chảy) 143 VI. DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 481 of 581 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng 144 Nguồn: https://www.eriepress.com/Forging-Presses/mechanical-forging-press.html TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 482 of 581 145 Cấu tạo của METK dập nóng: 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 483 of 581 6.1.1. Đặc điểm và ưu nhược điểm của quá trình dập khối trên METK dập nóng Đặc điểm về công nghệ dập trên máy ép là do đặc tính của nó tạo ra: làm việc êm, thân máy và cụm trục khuỷu thanh truyền cứng vững tốt, dẫn hướng êm- chính xác, tốc độ của máy nhanh, có cơ cấu đẩy phôi tự động Ưu điểm: - Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. - Hiệu suất cao hơn máy búa (quy về năng lượng chất đốt). - Thích hợp cho tự động hoá và cơ khí hoá. - Chiều dài hành trình máy cố định (đảm bảo kích thước chiều cao), cho phép thao tác lệch tâm. - Năng suất lao động cao. - Độ chính xác vật dập cao hơn so với dập trên máy búa. Dung sai đạt 0.2 – 0.5mm (máy búa 0.8 – 1mm). 146 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 484 of 581 Ưu điểm (tiếp): - Hệ số sử dụng kim loại cao hơn vì có thể giảm lượng thêm và lượng dư do khuôn dập trên máy ép trục khuỷu có thể sử dụng cần đẩy (giảm chi phí). - Điều kiện làm việc của công nhân tốt hơn. Không đòi hỏi thợ bậc cao. Nhược điểm: - Giá thành METK dập nóng cao (cao hơn 3-4 lần so với máy búa) - Khuôn dập phức tạp và đắt tiền hơn. - Khi quá tải thường xảy ra kẹt máy (khó khắc phục) - Cần thiết bị nung phôi ít ôxy hóa hoặc có phương pháp loại bỏ lớp ôxít (vì mỗi lòng khuôn dập 1 lần nên khó bong hết được lớp vảy ôxit) - Tính chất vạn năng so với máy búa dập thấp hơn, cần có thiết bị phụ để tạo phôi. 147 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 485 of 581 148 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 486 of 581 149 Kết cấu khuôn dập bánh răng trên METKDN có cả cần đẩy trên và cần đẩy dưới: 1. Nửa khuôn dưới 2. Cần đẩy dưới (dấu khuôn) 3. Chốt đẩy dưới (có mặt bích) 4. Nửa khuôn trên 5. Dấu khuôn trên 6. Vòng đẩy 7. Tấm đẩy trên 8. Chốt đẩy trên 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 487 of 581 6.1.6 Đặc điểm lòng khuôn dập trên METK - Có thể dập khuôn hở và khuôn kín trên METK - Cơ bản giống máy búa, chỉ khác về góc nghiêng thành lòng khuôn và các rãnh thoát biên. - Đặc biệt khác với các loại thiết bị khác là đối với khuôn kín: Cắt phôi cần chính xác cao, phải có cơ cấu chống quá tải khuôn và máy. 6.1.6.1. Kết cấu lòng khuôn hở - Cơ bản giống dập trên máy búa, nếu dập trên khuôn có cơ cấu đẩy thì góc nghiêng dược làm làm nhỏ, từ 1÷30 - Rãnh thoát biên: Túi chứa kim loại không khép kín (khuôn dập không có mặt gương). Có 04 rãnh thoát biên thường dùng, kích thước tra bảng 6.1 sách CN dập tạo hình khối (trang sau). 150 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 488 of 581 6.1.6.2. Các lòng khuôn chuẩn bị Chi tiết dập dọc hay dập ngang đều cần phải sử dụng các nguyên công chuẩn bị. Do đặc điểm tốc độ chậm và không dập nhiều lần 1 chi tiết trên 1 lòng khuôn, thường làm 2-3 lòng khuôn trên một khuôn (cần các nguyên công chuẩn bị đặc biệt) - Với vật dập dọc: chồn trong lòng khuôn hoặc chồn kết hợp với lỗ chưa thấu hoặc sử dụng lòng khuôn thô (với các vật dập phức tạp) 151 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 489 of 581 -Vật dập ngang: nhiệm vụ của nguyên công chuẩn bị phôi là phân bố lại kim loại. Trên máy búa nguyên công vuốt và ép tụ được dập bằng nhiều nhát, trên METK thì không làm được => trường hợp đặc biệt phải thực hiện trên máy chuyên dùng (rèn cán, cán chu kỳ). N/c chuẩn bị: Dát cục bộ và thành hình. Dát cục bộ nhằm làm giảm chiều cao và tăng chiều rộng tại một vùng nào đó của phôi. Nguyên công thành hình dùng cho các phôi cần phân bố kim loại không đối xứng trục, được thực hiện bằng một hành trình máy. 152 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 490 of 581 153 Dập chùm: Khi dập các chi tiết nhỏ thì lượng hao phí kim loại lớn (thể tích vành biên so với thể tích vật dập lớn) => Dập chùm chi tiết hoặc kết hợp dập kèm với chi tiết khác => Giảm phế liệu, tăng năng suất. Nhược điểm: Lực dập lớn => phải dùng máy lớn hơn (nhưng nếu dập chi tiết quá nhỏ thì lại thừa lực máy). Dập chùm chi tiết của xe ô ô 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 491 of 581 154 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng Thiết bị rèn cán: TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 492 of 581 155 Nguồn: Mannan Shahid Forgings Ltd (Pakistan), https://msforgings.com Vi deo thực tế dập khối trên METK dập nóng: 6.1. Dập khối trên máy ép trục khuỷu dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 493 of 581 156 Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 494 of 581 157 Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 495 of 581 158 Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 496 of 581 159 Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 497 of 581 160 Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 498 of 581 161 Hình ảnh Thiết kế 3D và khuôn dập thực tế trên METK dập nóng TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 499 of 581 6.3. Dập thể tích trên máy ép vít DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 162 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 500 of 581 Đặc điểm khi dập khối trên ME vít: - Có hành trình không cố định giống như máy búa => dập nhiều lần một vật dập trên một lòng khuôn. - Có hành trình dài hơn METK nên có thể dập được các vật dập cao hơn, đặc biệt là vật dập dọc. - Thuộc loại thiết bị có lực dập cỡ nhỏ do kết cấu máy (so với các thiết bị dập thể tích khác) – cỡ lớn nhất hiện nay 1000T (thay đổi tùy thời điểm). - Kết cấu không cho phép dập lệch tâm lớn, nên thường chỉ dập được các vật dập tròn xoay. - Có cơ cấu đẩy dưới nên dập được các vật dập có chuôi dài với góc nghiêng thành lòng khuôn nhỏ. Nếu sử dụng cối ghép có thể không cần góc nghiêng. - Khuôn dập trên máy ép vít có nhiều kiểu khác nhau: nhiều điểm giống máy búa, nhiều điểm giống khuôn ghép có trụ dẫn hướng trên METK. DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 163 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 501 of 581 DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 164 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 502 of 581 6.4. Dập khối trên máy rèn ngang Đặc điểm: - Là một loại METK, kết cấu máy phù hợp với dập khối các chi tiết phải chồn cục bộ, QTCN thường gặp nhất là chồn cục bộ nhiều lần trong khuôn kín. - Khuôn dập trên máy rèn ngang có đặc điểm là có hai mặt phân khuôn bố trí vuông góc với nhau, mặt phân khuôn chính ngăn cách giữa chày và cối, mặt phân khuôn phụ ngăn cách hai nửa cối (động và tĩnh) - Khuôn dập có hai mặt phân khuôn nên không phải làm góc nghiêng thành lòng khuôn, vật có lỗ rỗng có thể tạo ngay (không cần làm mỏng màng ngăn lỗ như trên thiết bị dập khác) - Độ chính xác cao hơn trên các thiết bị khác do khuôn được dẫn hướng tốt, hành trình máy cố định. - Nhược điểm là tốn kim loại để kẹp phôi - Nguyên công cơ bản trên máy rèn ngang là chồn và đột lỗ, các nguyên công dập ngang hầu như không thể thực hiện được. DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 165 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 503 of 581 1. Đầu trượt chính 2. Cữ phôi 3. Nửa cối tĩnh 4. Nửa cối động Dập khối trên máy rèn ngang: DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 166 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 504 of 581 DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 167 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 505 of 581 DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 168 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 506 of 581 DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 169 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 507 of 581 6.5. Ép chảy Ép chảy thuận Ép chảy ngược Ép chảy ngang DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 170 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 508 of 581 DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 171 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 509 of 581 Press head Plate Punch Extrusion die Clamp-ring Workpiece Support member Press Base Back-up plate Knock-out DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 172 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 510 of 581 Support member Knock-out Press Base Clamp-ring Press head Extrusion die Workpiece Counter punch Back-up plate Plate Punch DẬP KHỐI TRÊN MÁY ÉP 173 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 511 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN 174Page 512 of 581 175 Trong nước: [1] Phạm Văn Nghệ, Đinh Văn Phong, Nguyễn Mậu Đằng, Trần Văn Cứu, Nguyễn Trung Kiên (2008). Công nghệ dập tạo hình khối. Nhà xuất bản Bách Khoa – Hà nội. Nước ngoài: [1] Edited by Taylan Altan, Gracious Ngaile, Gangshu Shen (2005). Cold and Hot forging: Fundamentals and Applications. ASM International. [2] Heinz Tschaetsch (2005). Metal forming practise. Springer. [3] Kurt Lange (1985). Handbook of metal forming. Society of Manufacturing Engineers (SME). [4] Schuler (1998). Metal forming handbook. Springer. [5] S.L. Semiatin (Ed) (2005). ASM Handbook Volume 14A Metalworking: Bulk Forming. ASM International. [6] Miroslav Greger (2014). Forging. Technická univerzita Ostrava. [7] В.В. Евстифеев, О.М. Кирасиров, М.С. Корытов, И.С Лексутов (2012). ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ. Омск СибАДИ. TÀI LIỆU THAM KHẢO SỬ DỤNG ĐỂ VIẾT BÀI GIẢNG TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 513 of 581 176 [8] B.C. Карпицкий, Д.М. Иваницкий (2009). ТЕХНОЛОГИЯ КОВКИ И ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ. Минск. [9] Под общ. ред. Е.И.Семенов (2010). Ковка и штамповка: справочник (В 4х томах). Москва. [10] Бабенко В.А (1982). Объемная штамповка. Атлас схем и типовых конструкций штампов. ИЗДАТЕЛЬСТВО “МАШИНОСТРОЕНИЕ”. [11] Титов Ю.А (2012). Проектирование штампов для горячей объёмной штамповки. Ульяновск: УлГТУ. [12] Ю. А .БОЧАРОВ (2008). КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. Москва Издательский центр ' Академия". [13] Игнатов А. А., Игнатова Т. А. (1974). Кривошипные горячештамповочные прессы. «Машиностроение», Москва. [14] Горяйнов В.И., Лыжников Е.И. (1988). Холодноштамповочное оборудование и его наладка. Москва. TÀI LIỆU THAM KHẢO (Tiếp) TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN Page 514 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - Viện Cơ khí - ĐH Bách Khoa HN 177Page 515 of 581 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TRONG GIA CÔNG ÁP LỰC TS. Đinh Văn Duy Email: Duy.dinhvan@hust.edu.vn BM Gia công áp lực – Viện Cơ khí VP: P301-C10, ĐH Bách Khoa HN. Page 516 of 581 THIẾT BỊ GIA CÔNG ÁP LỰC 2 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội NỘI DUNG 1. Tổng quan 2. Thiết bị trong gia công áp lực Page 517 of 581 3 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Thiết bị dập: Chức năng của thiết bị dập tạo hình là tạo lực và chuyển một hoặc nhiều thành phần lực tác động thông qua dụng cụ hoặc khuôn để gây biến dạng dẻo hoặc biến dạng phá hủy tạo hình chi tiết theo kích thước hình dạng mong muốn. Các thiết bị trong xưởng dập: - Thiết bị chuẩn bị phôi: cắt phôi, rèn cán, máy nắn, cắt chia dải phôi, máy nâng chuyển... - Thiết bị cấp phôi tự động; - Thiết bị dỡ cuộn, nắn thẳng; TỔNG QUAN Page 518 of 581 4 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Theo dạng truyền động: ➢ Truyền động bằng cơ khí ➢ Truyền động bằng chất lỏng, dầu, nước ➢ Truyền động bằng khí, điện từ Theo dấu hiệu động học: Nhóm 1: Máy búa mà chuyển động của máy không dựa vào liên kết cứng (tốc độ va đập >20m/s) Nhóm 2: Máy ép thủy lực (tính chất đường tốc độ khác với máy búa) Nhóm 3: Máy ép cơ khí (chuyển động của máy là nhờ sự liên kết cứng) Nhóm 4: Các máy rèn quay (Bộ phận làm việc chuyển động quay, vận tốc là hằng số) Nhóm 5: Các máy dập xung (vmax<300, tc/t= 0.02÷0.00001s) Theo đặc điểm công nghệ: ➢ Máy cắt, máy đột; ➢ Máy dập vuốt; ➢ Máy uốn, máy lốc; ➢ Máy rèn quay; ➢ Máy dập tự động; ➢ Máy chuyên dùng; ➢ ..... Phân loại thiết bị dập tạo hình Page 519 of 581 5 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Stamping plant for the manufacture of large sheet metal parts Page 520 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 6 1 Coil feed line; 2 Decoiler; 3 Straightener; 4 Loop control; 5 Roll feed unit; 6 Automatic blanking press; 7 CCS control panel (Compact Control System); 8 Damping element; 9 Hydraulic unit Sơ đồ quá trình dập tấm Page 521 of 581 Sơ đồ quá trình dập khối 7 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 522 of 581 8 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Hình ảnh một số thiết bị chính trong dập tấm Page 523 of 581 9 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Hình ảnh một số thiết bị chính trong dập tạo hình khối Máy búa không khí nén Page 524 of 581 10 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Một số thiết bị GCAL khác Page 525 of 581 11 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Máy ép trục khuỷu 16.500 tấn (TMP- Press Моdel К8052) Kích thước bao RộngxSâu (trước ra sau)xCao (trên sàn) 11000x5800x12700 METL 80.000 tấn (Erzhong Group) Cao trên sàn 27.000 mm Dưới mặt sàn 15.000 mm Nặng 22.000 tấn Giới thiệu thiết bị GCAL lớn trên thế giới Page 526 of 581 12 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội MÁY BÚA – HAMMERS Là loại máy khi làm việc lực tác động vào vật rèn là lực động, chuyển động của máy không dựa vào liên kết cứng. Công dụng: Để rèn và dập khối (dập thể tích). Phân loại: ➢ Theo nguồn năng lượng truyền chuyển động: Máy búa hơi nước - không khí nén, Máy búa không khí nén, Máy búa cơ khí, Máy búa thủy lực. ➢ Theo tác dụng của khối lượng phần rơi : Máy búa tác dụng đơn (drop hammers) và máy búa tác động kép (double-acting hammers), máy búa không bệ đe (counterblow hammers). Các thông số cơ bản của máy : - Khối lượng (mass) của vật rơi (lớn nhất hiện nay 30 tấn tương đương với máy ép 30.000 tấn); - Tốc độ của vật rơi; - Hiệu suất va đập; - Hành trình piston; - Số nhát đập/phút Page 527 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 13 MÁY BÚA – HAMMERS Page 528 of 581 14 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: m1 m2 v’1 v’2 v1 v2 Vật Sơ đồ tính toán quá trình va đập Thời điểm trước va đập: m1- Khối lượng đầu búa v1- Vận tốc đầu búa m2- Khối lượng bệ đe v2- Vận tốc bệ đe Thời điểm sau va đập: m1- Khối lượng đầu búa v1’- Vận tốc đầu búa m2- Khối lượng bệ đe v2’- Vận tốc bệ đe Quá trình biến dạng MÁY BÚA Page 529 of 581 15 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: m1 m2 v’1 v’2 v1 v2 Vật Sơ đồ tính toán quá trình va đập Định luật bảo toàn động lượng: Vx : tốc độ trọng tâm của hệ thống va đập (khi 3 vật thể dính vào nhau) 𝑣1. 𝑚1 + 𝑣2. 𝑚2 = 𝑣1 ′ . 𝑚1 + 𝑣2 ′ . 𝑚2 = 𝑚1 +𝑚2 𝑣𝑥 1 𝑣𝑥 = 𝑣1. 𝑚1 + 𝑣2. 𝑚2 𝑚1 +𝑚2 = 𝑣1 ′ . 𝑚1 + 𝑣2 ′ . 𝑚2 𝑚1 +𝑚2 2 𝐿𝐸 = 𝑚1. 𝑣1 2 2 + 𝑚2. 𝑣2 2 2 Tổng năng lượng ban đầu của máy LE: LE được tiêu tốn vào : Biến dạng dẻo vật dập : Lg Biến dạng đàn hồi vật dập : Ly Năng lượng còn dư : L1 𝐿𝐸 = 𝐿𝑔 + 𝐿𝑦 + 𝐿1 = 𝐿𝑛 + 𝐿1 4 3 Page 530 of 581 16 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: m1 m2 v’1 v’2 v1 v2 Vật Sơ đồ tính toán Năng lượng thừa (tách vật) L1: 𝐿1 = 𝑚1. 𝑣1 +𝑚2. 𝑣2 2 2 𝑚1 +𝑚2 𝐿1 = 𝑚1 +𝑚2 𝑣𝑥 2 2 ❑Máy búa có bệ đe cố định (V2 = 0) ta có: 𝐿1 = 𝑚1. 𝑣1 2 2 𝑚1 +𝑚2 = 𝑚1 𝑚1 +𝑚2 . 𝑚1. 𝑣1 2 2 = 𝑚1 𝑚1 +𝑚2 . 𝐿𝐸 5 6 Page 531 of 581 17 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Tổng NL biến dạng hay là NL mất đi trong giai đoạn 1 (cho BDD+BDĐH) Ln: 𝐿𝐸 = 𝐿𝑔 + 𝐿𝑦 + 𝐿1 = 𝐿𝑛 + 𝐿1 𝐿𝑛 = 𝐿𝐸 − 𝐿1 = 𝑚1𝑚2 𝑣1 − 𝑣2 2 2 𝑚1 +𝑚2 𝐿𝑛 = 𝑚2 𝑚1 +𝑚2 𝐿𝐸 𝐿1 𝐿𝑛 = 𝑚1 𝑚2 ❑Máy búa có bệ đe cố định (V2 = 0) ta có: 7 8 Thay LE từ (6) vào công thức (8) ta có: 9 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: Page 532 of 581 18 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Quá trình tách vật (GĐ2): • Sau quá trình biến dạng, năng lượng còn thừa sẽ chuyển vào các vật và làm chuyển động: VX thành V’1 và V’2 • Đặc trưng cho việc hoàn lại tốc độ V’1 và V’2  Hệ số hoàn nguyên k (liên quan đến vật: 0<k<1): 𝑘 = 𝑣1 , −𝑣2 , 𝑣2−𝑣1 K = 0 : vật dẻo tuyệt đối K = 1 : vật đàn hồi tuyệt đối •Dựa vào (2) ta có: 𝑣1 ′ = 𝑣1 − 𝑚2 𝑚1 +𝑚2 (1 + 𝑘)(𝑣1 − 𝑣2) 𝑣2 ′ = 𝑣2 − 𝑚1 𝑚1 +𝑚2 (1 + 𝑘)(𝑣1 − 𝑣2) 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: Page 533 of 581 19 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 𝐿0 = 𝐿𝑦 + 𝐿1 = 𝑚1𝑣1 ′ 2 + 𝑚2𝑣2 ′ 2 ❑ Năng lượng làm bật ra (động năng hệ thống sau va đập) : L0 𝐿𝑔 = 𝐿𝐸 − 𝐿0 = 𝑚1. 𝑣1 2 2 + 𝑚2𝑣2 2 2 − 𝑚1. 𝑣′1 2 2 + 𝑚1𝑣′2 2 2 ❑ Năng lượng làm BDD: Lg 𝐿𝑔 = 𝑚1𝑚2 𝑣1 − 𝑣2 2 1 − 𝑘 2 2(𝑚1 +𝑚2) 8 9 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: Page 534 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 20 ❑ Hiệu suất va đập (biến dạng dẻo): 𝜂 = 𝐿𝑔 𝐿𝐸 = 𝑚1𝑚2 𝑣1 − 𝑣2 2 𝑚1 +𝑚2 (1 − 𝑘2) 2𝐿𝐸 10 Hiệu suất va đập: - Trường hợp máy có đe (V2 =0): 𝜂𝑦= 𝑚2 𝑚1+𝑚2 1 − 𝑘2 => Hiệu suất càng cao khi m2/m1 càng lớn - Trường hợp máy không có đe (V2  0): 𝜂𝑦 = 𝑚1𝑚2 𝑣1−𝑣2 2 1−𝑘 2 2(𝑚1+𝑚2).𝐿𝐸 => Hiệu suất tăng khi: m1, m2 lớn V1, V2 lớn Ưu việt : khối lượng vừa phải, tốc độ lớn: (hiện có máy v = 30m/s) 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: Page 535 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 21 Nếu m > đầu búa như viên đạn, quá trình va đập chỉ cục bộ một phần nhỏ bên ngoài dễ gây ra nứt do trong có ứng suất không đều  Không rèn vật to bằng máy búa có trọng lượng phần rơi nhỏ Nếu m2 >> sẽ gây ra tốn kém Thông thường m2 = (10  20)m1 m2 = 10m1 : máy búa rèn m2 = 20m1 : máy búa dập Lý do : Nếu dập nhanh → Vật nguội → khó biến dạng dẻo → Tăng khối lượng đe lên để tăng hiệu suất va đập. 2.1.1 QUÁ TRÌNH VA ĐẬP VÀ HIỆU SUẤT: Page 536 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 22 I) Single-column frame, 1 anvil, 2 column, 3 ram guide, 4 ram, 5 air cylinder; II) structural designs of two-column frames, a) anvil 1, side column 2 and head 3 separate; b) side columns and head in one piece; c) anvil, side columns and head in one piece II) a) b) c) Hammer frame designs. Page 537 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 23 Hammers are classified according to the drive design into: drop hammers; double-acting hammers; counterblow hammers. With drop hammers, the ram drops freely. The impact energy comes from the mass of the ram and the drop height. Belts, chains or with hydraulic drives the piston rod are used to lift the ram. At present, hydraulic lifting devices are mainly used for reasons of cost-efficiency. Types of hammer Page 538 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 24 Types of hammer Page 539 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 25 MÁY BÚA KHÔNG KHÍ NÉN Page 540 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 26 MỘT SỐ LOẠI MÁY BÚA Page 541 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 27 Phân loại: Theo dấu hiệu công nghệ có hai nhóm máy ép: Máy ép dập tấm và máy ép dập khối. - Máy ép trục khuỷu dập tấm thường là máy vạn năng có không gian dập và số hành trình tương đối lớn. - Máy ép trục khuỷu dập khối thường là các máy chuyên dụng dùng cho cả dập khối nguội và dập khối nóng. Với đặc điểm phôi biến dạng ở trạng thái khối nên máy ép dập khối đòi hỏi phải có độ cứng vững cao. Máy ép trục khuỷu Page 542 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 28 Khi động cơ hoạt động, thông qua bộ truyền đai 2a tạo cho bánh đà chuyển động quay. Chuyển động quay này được truyền qua bộ truyền bánh răng 2b đến trục khuỷu 5 tạo ra chuyển động lên xuống của đầu trượt 7 thông qua tay biên 6. METK thông thường có thể làm việc theo 3 chế độ: - Chế độ đơn nhát; - Chế độ liên tục; - Chế độ điều chỉnh khuôn. Các chế độ làm việc của máy ép được thực hiện bằng hệ thống điều khiển. Nguyên lý hoạt động của máy ép trục khuỷu Page 543 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 29 a. Thân máy Thân máy phải đảm bảo cứng vững cao, có thể được chế tạo bằng cách đúc liền hoặc bằng từng phần đúc rời hoặc chế tạo bằng các kết cấu hàn. Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu Hình 2.21. Máy ép trục khuỷu thân hở (a) và thân kín(b) Thân máy thường có hai dạng là thân kín và thân hở. - Thân hở có thể có dạng thân hở hai trụ không nghiêng, hai trụ nghiêng. - Thân máy dạng kín có thể là liền hoặc rời. Page 544 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 30 b) Đầu trượt và dẫn hướng Các dạng liên kết tay biên-đầu trượt a) dạng chốt bản lề; b)dạng khớp cầu Đầu trượt dùng để gá lắp nửa khuôn trên và nó được nối với trục khuỷu qua tay biên Kết cấu của đầu trượt cần phải đủ bền, song cần có trọng lượng tối thiểu để giảm lực quán tính và năng lượng tiêu hao khi nâng đầu trượt lên vị trí trên cùng, hoặc phanh để dừng đầu trượt ở vị trí cần thiết Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu Page 545 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 31 Dẫn hướng đầu trượt của máy ép một khuỷu thân hở Độ chính xác của vật dập phụ thuộc rất nhiều vào dẫn hướng đầu trượt. Thông thường dẫn hướng có tiết diện ngang là tam giác hoặc hình thang. Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu Page 546 of 581 32 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội https://www.youtube.com/watch?v=jLMNtKjM2CE Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu Page 547 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 33 c. Ly hợp Máy ép trục khuỷu có 2 dạng ly hợp:ly hợp cứng và ly hợp ma sát. - Ly hợp cứng là các dạng ly hợp (vấu, chốt phóng, then quay), loại này chỉ dùng cho các máy dưới 100 tấn. - Ly hợp ma sát dùng cho tất cả các cỡ máy từ nhỏ nhất đến lớn nhất. Trong các loại ly hợp ma sát, ly hợp đĩa được dùng nhiều hơn cả. Ly hợp có yêu cầu mômen truyền lớn, tin cậy và tác động nhanh nên hệ thống điều khiển ly hợp được sử dụng là khí nén. Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu Page 548 of 581 34 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Nguồn: Kênh “thang010146” Youtube.com VIDEO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LY HỢP Page 549 of 581 35 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Nguồn: Kênh “thang010146” Youtube.com VIDEO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LY HỢP Page 550 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 36 d. Phanh Phanh là bộ phận không thể thiếu của máy ép trục khuỷu. Phanh để hãm động năng và dừng đầu trượt ở trên cùng hoặc bất kỳ vị trí nào sau khi ngắt ly hợp. Các cặp ma sát được sử dụng có thể là tang trống và đai ma sát. Trong trường hợp này, phanh được gọi là phanh đai hoặc đĩa ma sát giống như ly hợp. Phanh đai điều khiển bằng khí nén Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu Page 551 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 37 Kết cấu phanh ma sát giống như ly hợp ma sát uy nhiên phanh chỉ có một đĩa để đảm bảo an toàn Các bộ phận chính của máy ép trục khuỷu Page 552 of 581 38 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội LẮP KHUÔN LÊN MÁY ÉP TRỤC KHUỶU VÀ KẾT CẤU GẠT PHÔI ĐÒN GÁNH Page 553 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 39 Một số máy ép trục khuỷu điển hình Máy ép trục khuỷu vạn năng: thực hiện các nguyên công cắt hình, đột lỗ, dập vuốt nông, uốn, cắt và cả các quá trình dập nóng và nguội đơn giản khác khi các quá trình dập này không đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị có tính chất chuyên dùng. Máy ép song động: Máy ép có đầu trượt trong và đầu trượt ngoài - Thông thường đầu trượt ngoài có lực chặn nhỏ hơn đầu trượt trong - Đầu trượt ngoài xuống trước giữ lực chặn ổn định trong suốt quá trình dập vuốt (thực tế không bằng constant do có độ đàn hồi) - Đầu trượt ngoài đi xuống, dừng lại. Đầu trượt trong mới đi xuống Sơ đồ kết cấu biên –đầu trượt máy song động 1. Đế máy; 2. Cối; 3. Phôi; 4. Chày; 5. Đầu trượt trong; 6. Tay biên ngoài; 7. Tay đòn; 8. Dầm trên; 9. Tay đòn; 10. Tay biên trong; 11. Đầu trượt ngoài; 12. Dẫn hướng; 13. Dầm dưới Page 554 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 40 Máy ép trục khuỷu dập nóng được chế tạo với lực ép từ 2  100 MN (200  10.000 tấn), công suất động cơ từ 20  500 KW, hành trình của đầu trượt 200  500 mm, số hành trình từ 35  90 lần/ phút. 1. Đuôi dẫn hướng phụ; 2. Bánh răng nhỏ; 3 . Bánh răng lớn và ly hợp ma sát; 4. Đầu trượt; 5. Chêm bàn máy; 6. Phanh; 7. Bánh đà; 8. Phanh bánh đà; 9. Cơ cấu cân bằng đầu trượt MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG 9 Page 555 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 41 Một vài đặc điểm cấu tạo: - Trục khuỷu là trục lệch tâm, hành trình ngắn do lực lớn nên cần cứng vững. - Đầu trượt có đuôi dẫn hướng phụ, nguyên nhân do các khối khuôn thiết kế có nhiều lòng khuôn, dẫn đến lệch trung tâm áp lực khuôn, tạo lực lệch tâm lên đầu trượt. Đuôi dẫn hướng phụ giúp tăng bề mặt dẫn hướng. - Điều chỉnh chiều cao kín bằng cách thay đổi chiều cao bàn máy sử dụng chêm và khi quá tải bị kẹt dễ khắc phục. - Có cả cơ cấu đẩy trên và đẩy dưới nên cho phép giảm góc nghiêng thành lòng khuôn dập khối. - Hành trình máy cố định nên không cho phép dập vật dập nhiều lần trong một lòng khuôn. - Do quán tính bánh đà lớn nên dùng thêm phanh bánh đà phụ để giảm nhẹ cho phanh chính. - Có cơ cấu cứu kẹt và cơ cấu cân bằng đầu trượt. MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG Page 556 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 42 Máy ép trục khuỷu dập nóng kết cấu trục khuỷu – tay biên CẤU TẠO MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG Page 557 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 43 Máy ép trục khuỷu – chêm CẤU TẠO MÁY ÉP TRỤC KHUỶU DẬP NÓNG Page 558 of 581 44 Vít Chuyển động xoắn Chuyển động quay CĐ tịnh tiến Đai ốc Đứng yên Tịnh tiến Quay Thông thường Vít chuyển động xoắn Đai ốc đứng yên Máy ép kiểu vít là một dạng máy ép cơ khí trong đó cơ cấu dẫn động cho đầu trượt là trục vít với ren không tự hãm có profil chữ nhật hoặc hình thang và sử dụng động năng quay hoặc xoắn của khối chuyển động để biến dạng vật dập. MÁY ÉP KIỂU VÍT Sơ đồ máy ép ma sát trục vítPage 559 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 45 MÁY ÉP KIỂU VÍT Page 560 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 46 Khái niệm và phân loại Máy ép thuỷ lực dùng để rèn, dập khối, ép chảy, dập tấm v.v.. Hệ thống dẫn động thủy lực của máy, tùy vào yêu cầu công nghệ mà có các dạng khác nhau. Hiện nay thế giới có máy ép có lực danh nghĩa lớn nhất P=80.000 tấn (Trung quốc vào khoảng năm 2010). Nguyên lý tác dụng của máy tuân theo định luật Pascal. Máy ép thủy lực 2 2 1 d D .PP= Trong đó: P : Lực công tác P1 : Lực ép từ trạm nguồn D : Đường kính piston công tác d : Đường kính Piston ép Page 561 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 47 Các thông số chính của máy ép thủy lực: - Lực ép danh nghĩa : PH – tấn; PH = áp suất chất lỏng x diện tích có ích của các piston . - Chiều cao hở khoảng không gian dập : Z - Hành trình xà di động : H - Kích thước bàn máy : A x B - Tốc độ ép, không tải ... Máy ép thủy lực Page 562 of 581 48 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Chu trình công tác - Máy ép loại nhỏ thì tốc độ của đầu trượt trong suốt hành trình là không đổi. - Nếu yêu cầu về năng suất, hành trình của máy lớn nên để tiết kiệm thời gian người ta thiết kế các máy ép có các tốc độ làm việc trong một chu trình là khác nhau : - Chế độ không tải: các xilanh chính chưa làm việc, dầu bơm đuợc tháo trở lại bể. - Chế độ xuống nhanh: sử dụng van điền đầy và van có lưu lượng lớn mà ta có thể cho phép đầu trượt chuyển động xuống với tốc độ cao. Khi nào nửa khuôn trên chạm vật cũng là lúc kết thúc hành trình xuống nhanh. - Chế độ ép: sự kết hợp cùng lúc của bơm cao áp Piston và bơm bánh răng và các van điều khiển cho dầu cao áp đi vào khoang trên, dầu ở khoang dưới của các xilanh chính đi về bể. Máy thực hiện hành trình ép xuống. - Chế độ lên nhanh của đầu trượt: dùng bơm dầu vào khoang dưới của các xilanh ép, dầu ở khoang trên đi qua van điền đầy và van phân phối về bể. Tuỳ từng máy ép mà có thể có hệ thống đẩy dưới dùng để đẩy phôi. Máy ép thủy lực Page 563 of 581 49 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội CÁC KIỂU KHUNG THÂN MÁY Page 564 of 581 50 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội CÁC KIỂU KHUNG THÂN MÁY Page 565 of 581 51 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đặc điểm là: nguyên công công tác được thực hiện trong khi phôi chuyển động, phôi được gia công một cánh liên tục. Thông số cơ bản: mômen xoắn tác dụng lên trục chính. Riêng đối với một vài loại máy (như máy cán rèn) lực danh nghĩa cũng là một thông số cơ bản. Người ta cũng sử dụng rộng rãi các máy kiểu quay trong chế tạo máy khi sản suất các vật định hình. MÁY KIỂU QUAY Page 566 of 581 52 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Phân loại: uốn tự do hoặc uốn theo dưỡng; uốn có kéo, kéo với nén v.v Máy uốn loại quay có thể chia ra nhiều loại nhưng chủ yếu là máy uốn kiểu trục lăn hoặc con lăn với số trục và con lăn thay đổi Máy uốn 3, 4 trục có thể uốn các tấm (dày từ 1,6 - 63 mm, rộng 1250 - 4000 mm); máy uốn 3 con lăn để uốn thép hình; máy uốn gờ có thể lên vành, tạo gân lượn sóng trên mặt trụ, ghép mí các tấm hoặc dải dày 1,6 - 4 mm. Máy uốn (Cụ thể trong phần CN dập tấm) Các phương pháp bố trí trục con lăn trên máy uốn Page 567 of 581 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội 53 Máy sử dụng nhiều cặp con lăn uốn để uốn ra biên dạng cần thiết, với phương pháp này có thể uốn được các sản phẩm dạng tấm có hình dạng profile phức tạp, có khả năng chế tạo sản phẩm có chiều dài theo ý muốn: Máy uốn lốc profile (Cụ thể trong phần CN dập tấm) Page 568 of 581 54 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội HÌNH ẢNH MỘT SỐ THIẾT BỊ VÀ KHUÔN DO BM GIA CÔNG ÁP LỰC THIẾT KẾ CHẾ TẠO Page 569 of 581 Project KC.05.19 Research project: KC.05.19 Hydrofoming of tube Page 570 of 581 Model Machine Tube hydroforming machine Page 571 of 581 Roll-forming Technology and Machines 57 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 572 of 581 Project Supported by government KC.05.02/06-10 2 5 R37 R95 Ø189 R30 Ø70 204 R104 1 0 0 R35 1 5 0 5 1 0 4 R30 Ø40 58 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 573 of 581 Design a Model of machine 59 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 574 of 581 Try-out on Lathe machine Tube Spinning tools 60 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 575 of 581 Model of Hydraulic press Calculation with CATIA Software DESIGN and manufacturing OF forming machines Project KC.05.17 Page 576 of 581 Ø250 Ø350 Ø200 Ø200 M S1 S3 S2 S5 S4 A B X X A B A B XX A B A B P T P T P T P A B TP A B TP a b a b P A B T a P A B T a P A B T a P A B T a P T Ø250 Schema of Hydraulich control systems Electrical control systems Hydraulic machine 400T Page 577 of 581 Hydraulic machine 400T 63 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 578 of 581 THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẢN XUẤT ỐNG GHEN XOẮN THÉP (Đề tài KHCN cấp Bộ Công Thương) 64 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 579 of 581 Chế tạo lắp ráp – thử nghiệm 65 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 580 of 581 66 TS. Đinh Văn Duy - BM Gia công áp lực - ĐH Bách Khoa Hà Nội Page 581 of 581