CHƯƠNG 5
PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI VÀ CHUẨN BỊ PHÔI
5.1 - ĐIỀU KIỆN TIÊN QUYẾT CỦA VIỆC CHỌN :
Chi phí phôi chiếm từ 20% - 50% giá thành sản phẩm. vì vậy việc chọn vật liệu phôi, phương pháp tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý chẳng những góp phần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cua chi tiết mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình sản xuất.
Hai yêu cầu cơ bản của việc chọn phôi là:
- Đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.
- Đảm bảo chi phí phôi nhỏ nhất góp phần giảm chi phí sản xuất.
Muốn vậy người ta phải dựa vào yêu cầu kỹ thuật, hình dạng, kích thước của chi tiết, dạng sản xuất và cơ sở vật chất – kỹ thuật của cơ sở sản xuất để giải quyết các vấn đề sau đây:
5.1.1 - Chọn Vật Liệu Chế Tạo Phôi:
Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc của chit tiết để chọn đúng chủng loại vật liệu có các tính chất cơ lý thích hợp. chọn vật liệu không đúng chủng loại sẽ không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật hoặc dẫn đến chi phí chọn phôi tăng do vật liệu quá tốt không cần thiết.
5.1.2 - Chọn Phương Pháp Chế Tạo Phôi:
Việc chọn phương pháp chế tạo phôi trước hết phải dựa vào yêu cầu kỹ thuật, hình dạng, kích thước yêu cầu của chi tiết gia công, dạng sản xuất và cơ sở vật chất – kỹ thuật của cơ sở sản xuất.
- Nếu chi tiết làm việc ở trạng thái chịu tải phức tạp như tải trọng thay đổi, kéo – nén,uốn, xoắn đồng thời cần chọn phôi đã qua gia công áp lực.
- Nếu chi tiết có dạng trục và tiết diện ngang ít thay đổi nên chọn phôi là thép cán.
- Nếu chi tiết có yêu cầu chịu tải không phức tạp nên chọn phôi bằng phương pháp đúc.
Dạng sản xuất sẽ quyết định phương pháp tạo phôi:
- Nếu sản xuất đơn chiếc nên chọn phương pháp tạo phôi đơn giản như rèn tự do hay đúc trong khuôn cát để chi phí cho khâu tạo phôi thấp.
- Nếu sản xuất hàng loạt nên chọn các phương pháp tạo phôi có độ chính xác cao như dập thể tích (còn gọi là rèn khuôn) hay đúc trong khuôn kim loại, hoặc đúc mẫu chảy để dạt được độ chính xác cao, lượng dư gia công cơ nhỏ đồng đều giảm được chi phí gia công mặc dù chi phí cho công nghệ tạo phôi tăng.
Để đánh giá hiệu quả sử dụng vật liệu gia công người ta dùng hệ số sử dụng vật liệu K:
K =
Trong đó: Gcht - khối lượng của chi tiết (kg)
Gph - khối lượng của phôi (kg)
Xu hướng hiện nay đẩy mạnh nguyên cứu thực hiện tối ưu hóa quá trình tạo phôi nhằm nâng cao độ chính xác về hình dạng, kích thước chất lượng bề mặt của phôi dẫn tới nâng cao năng suất sử dụng vật liệu K, giảm chi phí gia công.Vì thế hệ số K còn thể hiện trình độ kỹ thuật của nền sản suất của một quốc gia.
5.2 – VẬT LIỆU PHÔI:
Tùy theo yêu cầu kỹ thuật phôi có thể được chế tạo từ các loại vật liệu sau đây:
5.2.1 - Vật Liệu Kim Loại:
Vật liệu kim loại bao gồm kim loại đen, kim loại màu và các hợp kim của chúng.
1. Thép:
a) Thép cacbon là hợp kim trên cơ sở sắt và cacbon có hàm lượng C< 2.14%. Thép cacbon có các ưu điểm sau:
- Do không phải dùng nguyên tố hợp kim và quá trình nấu luyện đơn giản nên gfia1 thành thấp.
- Cơ tính đảm bảo ở một mức độ nhấy định. Sau khi nhiệt luyện thép cacbon cao có độ cứng tương đương thép hợp kim tương đương thép hợp kim có hàm lượng cacbon tương tự.
- Tính công nghệ tốt rễ đúc, hàn, gia công áp lực và cắt gọt.
So với thép hợp kim thép cacbon có nhược điểm sau:
- Độ bền, độ dẻo và độ dai va đập thấp.
- Độ thấm tôi thấp.
- Khi làm việc ở nhiệt độ cao(>3000c)thi độ bền và độ cứng rất thấp.
- Khả năng chống mài mòn thấp do trong thép không tồn tại hoặc tồn tại rất ít các loại cacbit hợp kim.
- Khả năng chống ăn mòn ngay cả trong môi trường khí quyển thấp vì rễ tạo thành oxit sắt.
Thép các bon được sử dụng rộng dãi để chế tạo các chi tiết máy có yêu cầu cơ tính không cao.
Theo công dụng thép cácbon được chia ra:
- Thép cacbon thông dụng( còn gọi là thép cacbon chất lượng thường) có các ký hiệu theo TCVN từ CT31, CT33, CT34 …. CT61.
Ví dụ CT38 là thép cacbon chất lượng thường có giới hạn biền của thép =380 N/mm2.
- Thép cacbon kết cấu là nhóm thép cacbon chất lượng tốt, có hàm lượng tạp chất S và P thấp( S<0,04%, P<0.035%) hàm lượng cacbon và chỉ tiêu cơ tinh1chinh1 xác, có các ký hiệu c8, C10…..C85. trong đó C là cacbon, các con số biểu thị hàm luon75gcua3 các bon tính theo phần vạn.thép cacbon kết cấu thường dùng để chế tạo các chi tiết có tải trọng cao và phức tạp như bánh răng tay biên…
- thép cacbon dụng cụ có hàm lượng cacbon cao (0,7 – 1,3)% lượng tạp chất s,p thấp (<0,025%) theo TCVN thép cacbon dụng cụ có các ký hiệu CD70; CD80; ….CD130, trong đó c là cacbon, D là dụng cụ, các con số chỉ lượng các bon theo phần vạn, độ cứng nằm trong khoảng 187 – 217 HB.
Thép cacbon dụng cụ sau nhiệt luyện có độ cứng cao nhưng khả năng chịu nhiệt thấp nên thường dùng chế tạo các loại dụng cụ cắt tốc độ thấp như đục, dũa, tarô…
b) Thép hợp kim:
Thép hợp kim là hợp kim Fe – C có chứa các nguyên tố hợp kim như Mn, Si, Cr,Ni, W, Mo… đồng thời lượng tạp chất S,P,O rất thấp so với thép cacbon thép hợp kim có những ưu điểm sau:
- Ở trạng thái chưa nhiệt luyện cơ tính của thép hợp kim không khác biệt so với thép cacbon. Sau nhiệt luyện thép hợp kim có độ bền và độ cứng cao nhưng độ dẻo dai giảm.
- Thép hợp kim giữ được độ cứng ở nhiệt độ 800oC, giữ được khả năng chống oxy hóa ở môi trường 800 – 1000oC, do đó thép hợp kim có khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao.
- Tính công nghệ kém so với thép cacbon: khó đúc, khó hàn, khó cắt gọt hơn, nhất là thép hợp kim có chứa hàm lượng nguyên tố hợp kim lớn.
Thép hợp kim thường dùng để chế tạo các chi tiết máy làm việc trong điều kiện tải trọng lớn, yêu cầu khả năng chống mài mòn cao như bánh răng, trục, các bulong, đai ốc chịu lực…
- Thép hợp kim kết cấu có chứa 0,1- 0,85% C, hàm lượng nguyên tố hợp kim thấp. các loại thép hợp kim kết cấu có hàm lượng cacbon thấp như 15Cr, 20Cr… được dùng chế tạo các chi tiết máy có yêu cầu về độ bền, dộ dẻo dai, độ cứng cao. Do có hàm lượng cacbon thấp nên trước khi nhiệt luyện phải thấm cacbon. Sau khi nhiệt luyện bề mặt chi tiết có độ cứng cao nhưng bên trong vẫn không thấm tôi nên không bị giòn.
Ví dụ thép hợp kim kết cấu hàm lượng cacbon thấp 20Cr thường dùng chế tạo bánh răng có modun nhỏ, trục có yêu cầu chống mài mòn cao. Các thép hợp kim kết cấu có hàm lượng các bon trung bình (40Cr, 40CrMn) dùng chế tạo trục, bánh răng, sau nhiệt luyện đạt độ cứng trung bình từ 48 – 52 HRC có khả năng chống mài mòn cao có độ bền cao.
- Thép hợp kim đặc biệt là thép hợp kim có chứa những nguyên tố hợp kim phù hợp để tạo cho phép có những tính chất đặc biệt.
- Thép ổ lăn TCVN 4805- 90 có ký hiệu OL (ổ lăn) với các con số kèm theo chỉ phần vạn cacbon và phần trăm lượng nguyên tố hợp kim.
Ví dụ thép OL100 Cr2 chứa 0,95 – 1,05% C, 1,3 – 1,65% Cr, 0,2 – 0,4% Mn, 0,17 – 0,37% Si.
- Thép ổ lăn sau nhiệt luyện có độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn cao. Thép ổ lăn dùng chế tạo các ổ lăn, trục cán, taro, bàn ren, vòi phun, kim phun của bộ đôi bơm cao áp…
- Thép không gỉ là họ của hợp kim trên cơ sở của sắt và các nguyên tố hợp kim như Cr,Mo, Si, Ni, Mn… khi lượng Cr> 12% thép sẽ không bị oxy hóa (không gỉ) trong môi trường oxy hóa, xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật khi làm việc mà các chi tiết máy có thể được chế tạo từ các loại thép không gỉ khác nhau có khả năng bền đối với các môi trường ăn mòn yếu ( không khí, nước ngọt…) hay môi trường ăn mòn mạnh ( dung dịch axit, muối…).
- Thép hợp kim chịu nhiệt là hợp kim trên cơ sở của Fe có chứa các nguyên tố hợp kim như Cr, Mo, W, Ni, V, Si. Thép hợp kim chịu nhiệt có tính chất cơ bản:
+ Tính bền hóa học ở nhiệt độ cao, nghĩa là có khả năng chống lại sự phá hủy của môi trường ở nhiệt độ cao như không tạo thành các loại oxit sắt…
+ Giữ được độ bền hóa học ở nhiệt độ cao.
2. Gang:
Gang là hợp kim Fe-C với hàm lượng cacbon nằm trong khoảng 2,14 – 6,67% và luôn chứa các nguyên tố khác như P, S, Si, Mn. Thông thường gang chứa 2 – 4% Mn; 0,04 – 0,65% P; 0,02 – 0,15% S.
Thông thường Gang được phân loại thành các loại sau:
a) Gang trắng:
Gang trắng là hợp kim Fe- C với hàm lượng cacbon, sillic thấp và nhận được khi làm nguội rất nhanh trong quá trình kết tinh từ gang lỏng. Người ta còn có thể cho thêm các nguyên tố hợp kim như Cr, Mo, Ni để tăng khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn và khả năng chống va đập của gang trắng.
Các bon tồn tại trong gang trắng dưới dạng các bít sắt (Fe3C) do đó có độ cứng của gang cao ( 450 – 650 HB) tính đúc kém, khó gia công cắt gọt. gang trắng chỉ dùng để chế tạo gang dẻo hoặc để chế tạo các chi tiết máy có yêu cầu chống mài mòn cao như bi nghiền, trục cán….
b) Gang xám:
Gang xám là hợp kim Fe-C trong đó cacbon tồn tại dưới dạng grafit tấm. thông thường gang xám có chứa. 2,8- 3,6 % C, 1,2 – 2,8% Si, 0,5 – 1,6 % Mn, tới 0,65P và 0,15 % S. theo TCVN gang xám được ký hiệu GX với 2 số tiếp theo để chỉ độ bền kéo và nén tối thiểu.
Ví dụ: GX 15-32 có độ bền kéo 12 Kg/ cm2, Độ bền nén 20KG/cm2.
Gang xám có độ bền kéo thấp nhưng có độ bền nén cao,có khả năng chống mài mòn tố, dặc biệt có tính công nghệ cao như dễ đúc, dễ gia công cắt gọt cho nên gang xám thường được dùng để chế tạo các thân máy, vỏ hộp giảm tốc, hộp tốc độ, bánh răng… Gang xám chiếm 80% lượng gang đúc.
Người ta cũng thường cho thêm vào gang xám những chất biến tính để tạo ra các loại gang xám có độ cứng thấp ( 90HB) nhưng có khả năng chống mài cao để chế tạo các loại bạc đặc biệt dùng trong công nghiệp dệt sợi.
Gang xám chứa 0,35- 0,50 % Cu hoặc Ni có tính đàn hồi cao được dùng để chế tạo xec măng.
- Gang xám biến trắng nhận được khi làm nguội rất nhanh lớp bề mặt của vật đúc bằng gang xám, do đó bề mặt vật đúc là gang trắng nhưng bên trong vẫn là gang xám.
- Gang xám biến trắng cò lượng C< 3,5%, Mn< 3%, 0,7 – 0.8 % Si lượng P,S thấp. độ bền kéo của gang xám có thể đạt 100-550Pa. Gang xám biến trắng dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải lớn và chịu mài mòn như trục cán, bánh xe tàu hỏa, các chi tiết cam…
c) Gang cầu:
Gang cầu nhận được bằng cách biến tính gang xám bằng các nguyên tố cầu hóa như Mg, Ce và các nguyên tố dất hiến để tạo ra graphit ở dạng cầu sau đó thực hiện biến tính lần thứ 2 bằng FeSi, CaSi đề chống biến trắng.
Gang cầu chứa 3,0- 3,6 % C; 2,0-3,0 % Si; 0,2- 1,0 % Mn; 0,04-0,085% Mg:
S<0,03 %, P<0,15 %.Do grafit tồn tại dưới dạng cầu nên gang cầu có độ bền và độ dẻo cao. TCVN quy định gang cầu được ký hiệu bằng chữ cái GC với hai cặp số để chỉ giới hạn bền kéo kG/ mm2, và độ dẻo %.
Ví dụ: GC 40-10 có 400 kG/mm2, `10%. Độ cứng đạt dược 156-197HB.
Gang cầu có cơ tính không thua thép nhưng lại có tính công nghệ cao như dễ đúc, dễ hàn, dễ gia công cắt gọt, rẻ nên trong nhiều trường hợp gang cầu được thay thế cho thép để chế tạo những chi tiết chịu tải trọng nặng và phức tạp….
d) Gang giun:
Từ gang xám ở thể lỏng, sau khi biến tính lần thứ nhất bằng các nguyên tố Ce, Mg và biến tính lần thứ hai bằng các chất graphit hóa như FeSi, CaSi… người ta nhận được gang có graphit tồn tại ở dang giun ( dạng trung gian giữa tấm và cầu) gọi là gang giun. Gang giun có thành phần hóa học gần giống gang cầu nhưng graphit tồn tại dưới dạng giun do đó gang giun có cơ tính gần với gang cầu nhưng tính công nghệ lại gần với gang xám (dễ đúc dễ gia công cơ), vì vậy gang giun được dùng thay thế cho gang cầu để chế tạo các chi tiết chịu va đập, chịu nhiệt, chiu6 mài mòn như nắp và bloc xilanh động cơ điezen, secmang, guốc phanh tàu hỏa, khuôn đúc thép….
e) Gang dẻo:
Khi ủ gang trắng ở nhiệt độ từ 760-10600C ( tùy theo thành phần của gang) trong khoảng 60-120h graphiit trong gang chuyển thành dạng cụm (còn gọi là dạng bông) ta nhận được gang dẻo. ngày nay với các biện phap công nghệ tiên tiến người ta có thể rút ngắn thời gian ủ xuống còn từ 12h để giảm giá thành. Gang dẻo có cơ tính,đặc biệt là tính dẻo cao. Theo tiêu chuẩn Việt Nam gang dẻo được ký hiệu bằng hai chữ GZ và hai cụm chỉ số chỉ giới hạn bền kéo và độ dẻo.
Ví dụ: GZ 35-10 > 350Pa, 10%.
Do cơ tính cao nên giá thành cao nên gang dẻo chỉ được dùng chế tạo các chi tiết có khối lượng nhỏ, có thành mỏng, chịu va đập dùng trong công nghiệp chế tạo máy kéo, ô tô, máy dệt…
3 - Kim Loại Màu Và Hợp Kim Màu:
Kim loại màu và hợp kim màu gồm các loại chính sau:
a) Đồng và hợp kim đồng:
Đồng là nguyên chất có cơ tính thấp nên trong chế tạo máy thường chỉ dùng đồng ở dạng hợp kim. Hợp kim đồng có 2 nhóm chính:
vLa tông (đồng thau)
La tông là hợp kim đồng với kẽm Zn. Theo TCVN la tông được ký hiệu bằng chữ L với các chữ Cu, Zn và các chữ số chỉ hàm lượng trung bình của các nguyên tố tính theo phần trăm.
Ví dụ: L Cu Zn 40 Pb2 chứa trung bình 40 % Zn, 2% Pb, còn lại là 58% đồng.
vBrong
Brong là hợp kim của đồng với các nguyên tố hợp kim khác như: Sn, Zn, Al,…. Brong thiếc có cơ tính cao, tính chống ăn mòn và khả năng chịu mài mòn tốt nên người ta thường sử dụng làm các bạc lót, bánh vít. Theo TCVN Brong thiếc được ký hiệu bằng chữ B kè theo các nguyên tố hợp kim và con số chỉ hàm lượng nguyên tố hợp kim tính theo %.
Ví dụ: B Cu Sn5 Pb5 chứa 5% Sn, 5% Zn, 5%Pb còn lại là đồng.
b) Nhôm và hợp kim nhôm:
Trong chế tạo máy ít khi dùng nhôm nguyên chất vì độ bền và độ cứng của nhôm thấp ( = 60 N/mm2, độ cứng = 25 HB).
Thường chỉ dùng nhôm dưới dạng hợp kim vì hợp kim nhôm nhẹ, có độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn và chịu nhiệt cao. Hợp kim nhôm thường dùng chế tạo chi tiết máy như piston, tay biên và vỏ hộp tốc độ xe máy.
Trong chế tạo máy thường dùng 2 dạng hợp kim nhôm thông dụng sau đây:
v Hợp kim nhôm biến dạng.
Hợp kim nhôm biến dạng được dùng để chế tạo các chi tiết bằng phương pháp gia công áp lực nóng hoặc nguội. có 2 nhóm hợp kim biến dạng:
- Nhóm hợp kim biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện gồm:
- Hợp kim hệ Al- Mn có thể gia công nóng hoặc nguội, có cơ tính cao, tính hàn tốt và khả năng chống ăn mòn trong khí quyển, thường dùng chế tạo các loại của trong xây dựng.
- Hợp kim Al-Mg có khối lượng riêng nhỏ, có tính đàn hồi tốt, giới hạn bền mõi tương đối lớn, có khả năng chống ăn mòn trong môi trường khí quyển và giảm chấn tốt.
- Nhóm hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện gồm nhiều loại nhưng trong thực tế chỉ sử dụng hai loại:
- Hợp kim Al- Cu và Al Cu Mg (còn gọi là Đuara) có các ký hiệu AlCu4, 5Mg0,5MnSi: AlCu4,5Mg1,5Mn0,5Al;….sau biến dạng, tôi và hóa già đuara có độ bền rất cao. Nếu tỷ lệ Mg/Cu hợp lý thì đua ra giữ được độ bề ở nhiệt độ 200 – 2500c. Tuy nhiên đua ra có tính hàn và khả năng chống ăn mòn kém. Đuara được dùng để chế tạo rộng dãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong công nghiệp chế tạo máy bay, ô tô và tuabin.
- Đua ra có cơ tính trung bình và tính hàn tốt, dễ gia công áp lực nóng, thường dùng để chế tạo các kết cấu hàn, các chi tiết làm việc dưới 150c
vHợp kim nhôm đúc.
Hợp kim nhôm đúc có tính đúc rất tốt ( tính chảy loãng cao, khả năng điền đầy khuôn tốt) nhưng tính dẻo thấp. hợp kim nhôm đúc được ký hiệu bằng dãy bằng dãy ký hiệu tên các nguyên tố hợp kim, tiếp theo là con số chỉ hàm lượng hợp kim và tận cùng có chữ Đ (đúc).
5.2.2 - Vật Liệu Phi Kim:
Vật liệu phi kim bao gồm các loại sau đây:
5.2.2.1 - Vật liệu polymer:
a) phân loại
Có nhiều cách phân loại khác nhau nhưng trong thực tế người ta dùng các cách phân loại chủ yếu sau:
- Theo nguồn gốc hình thành vật liệu polyme được chia ra:
+ Polyme thiên nhiên có nguồn gốc thực vật hoặc động vật như xenlulo, cao su, protein, enzym.
+ Polyme tổng hợp được sản xuất từ những loại monome bằng các phản ứng trùng hợp, trùng ngưng như: polyolifin, polyvinyclorit, nhựa phenolformendehyt, polyamit…
- Theo khả năng chịu nhiệt:
+ Polyme nhiệt dẻo ( còn gọi là nhựa nhiệt dẻo)là loại polyme có khả năng chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái deo hay trang thái lỏng tùy theo nhiệt độ nung nóng. Nhiệt độ chuyển hóa tùy thuộc vào từng loại vật liệu polyme cụ thể.
+ Polyme nhiệt rắn ( còn gọi là nhựa nhiệt rắn) là vật liệu khi được nung nóng độc lập hoặc có trộn thêm chất đóng rắn sẽ chảy mềm để tạo hình trong lòng khuôn.
- Theo lĩnh vực ứng dụng người ta chia ra polyme chất dẻo, sợi, cao su, sơn và keo.
b) Tính chất cơ lý:
Tính chất cơ lý của vật liệu polyme (được đặc trưng bằng modun đàn hồi, giới hạn bền kéo, độ va đập và độ bền mõi) thay đổi rất mạnh dưới tác động của nhiệt độ và thành phần hóa học của môi trường.
Mô dun đàn hồi của polyme rất thấp so với modun đàn hồi của kim loại và nằm trong khoảng từ 7 Mpa – 4.103 Mpa. Trong khi modun đàn hồi của kim loại từ 48.103 – 410.103 Mpa.
Các polyme có giới hạn bền kéo vào khoảng 100MPa, độ giãn dài tới 1000% trong khi kim loại và hợp kim có giới hạn bền kéo lớn( có thể đạt tới 4100 MPa ), có độ giãn dài bé (ít kim loại có độ giãn dài lớn hơn 100% ). So với kim loại các polyme có khối lượng riêng thấp ( trong khoảng 0,9 – 2,2 g/cm3), hệ số giãn nở nhiệt cao, độ dẫn nhiệt thấp, có điện trở rất thấp vì vậy có tính cách điện cao.
c) Các chất phụ gia và các chất tăng cường:
Các chất phụ gia:
Các chất phụ gia là các chất mà khi cho thêm chúng vào sẽ làm thay đổi một số tính chất cơ lý của các polyme.
- Chất bột để cải thiện một số tính chất cơ lý nhưng chủ yếu để giảm giá thành sản phẩm. các chất bột thường dùng là bột gỗ, bột tan, đất sét, bột nhẹ…
- Chất hóa dẻo có tác dụng tăng độ dẻo, giảm độ cứng của các polyme giòn ở nhiệt độ thường như PVC, epoxy… Các chất hóa dẻo ở dạng lỏng thường dùng là adipat, sebacat…. Và các phốt phát.
- Chất ổn định có tác dụng làm giảm chậm chí ức chế quá trình phân hủy các polyme dưới tác dụng của của oxy và ánh sáng, đặc biệt là các tia tử ngoại. các chất oxy hóa thường dùng là các amin, phenol, photphit. Các chất ổn định cản trở sự tác động của ánh sáng thông thường là muội than và một số chất hữa cơ khác.
- Các chất tạo màu thường dùng là TiO2, ZnO, ( màu trắng) CdS (màu vàng), oxit sắt (màu đỏ),…
- Chất chống cháy khống chế quá trình bắt cháy đồng thời làm vật liệu khó cháy bằng cách ức chế phản ứng oxy hóa các polyme hoặc bằng cách làm lạnh do phản ứng thu nhiệt mạnh ( như alumin, thiếc oxit).
- Các chất tăng cường.
Các chất tăng cường là những hợp chất được sử dụng dưới dạng hạt, bột, sợi vải dệt hoặc rối phối hợp với các chất tăng cường để cải thiện tính chất cơ lý của vật liệu.
- Thủy tinh có tác dụng tăng độ bền cơ học.
- Cacbon được sử dụng dưới graphit bột có tác dụng tự bôi trơn hoặc dưới dạng sợi để tăng khả năng chịu tải phức tạp.
- Mica được dùng dưới dạng vảy làm tăng khả năng chịu nhiệt, có khả năng chống ăn mòn tốt trong môi trường nước.
d) Công nghệ gia công vật liệu polymer:
Có nhiều phương pháp khác nhau để gia công vật liệu polyme. Để chế tạo các chi tiết phục vụ cho công nghiệp chế tạo trang thiết bị người ta thường sử dụng 2 phương pháp sau:
- Phương pháp đúc phun.
Vật liệu polyme dưới dạng hạtđược gia nhiệt tới giới hạn dẻo hoặc lỏng rồi được điền đầy khuôn dưới tác dụng của áp lực đẩy. Sản phẩm được định hình trong khuôn nhờ quá trình làm lạnh khuôn bằng nước. Toàn bộ quá trình cấp liệu, gia nhiệt, ép, lấy sản phẩm ra khỏi khuôn được tự động hóa nên năng suất gia công rất cao, chu kỳ ép có khi chỉ cần 10 – 30s. sau khi tính toán thiết kế khuôn và điều chỉnh quá trình công nghệ hợp lý có thể chế tạo được các chi tiết chính xác thõa mãn các yêu cầu kỹ thuật mà không cần gia công cắt gọt.
- Phương pháp đúc ép.
Vật liệu được định lượng để ép 1 lần thành các phôi thô. Sau khi nung nóng sơ bộ phôi thô được đưa vào khuôn để gia nhiệt tới trạng thái lỏng đồng thời được điền đầy trong khuôn dưới tác dụng của lực ép và được định hình trong khuôn. Phương pháp đúc ép cho năng xuất thấp nên chỉ dùng để gia công các loại nhựa nhiệt cứng.
Ngoài hai phương pháp trên ngưới ta còn chế tạo vật liệu polyme dưới dạng phôi trụ hoặc phôi tấm sau đó dùng phương pháp gia công cắt gọt thông thường để chế tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao như bánh răng, trục, trục vít…
e) Ứng dụng của vật liệu polymer:
Do có đặc tính như độ bền, độ giãn dài, khả năng cách nhiệt cách điện, chống mài mòn và khả năng chống ăn mòn trong môi trường khí quyển cao, hệ số ma sát và khối lượng riêng nhỏ, đặc biệt là tính công nghệ cao (dễ gia công) thích hợp với dạng sản xuất lớn hàng loạt và hàng khối nên vật liệu polyme được sử dụng rộng dãi trong đời sống và trong nghành công nghiệp. trong khuôn khổ có hạn chúng tôi chỉ nêu ra một số ứng dụng chính của vật liệu polyme trong lĩnh vực chế tạo thiết bị.
- Acrylonitritbutadienstyren (ABS) có độ bền cơ học và bền nhiệt cao, thường dùng các loại suốt, các loại ống cuốn sợi trong công nghiệp dệt.
- Acrylic có khả năng cho ánh sáng xuyên tốt, thường dùng để chế tạo cửa kính thường dùng để cho các phương tiện vận chuyển như ô tô máy bay…
- Flocacbon ( còn gọi là teflon – TFE) có độ bền cơ học cao, hệ số ma sát nhỏ, không tan trong hầu hết các môi trường, thường dùng để chế tạo bạc lót, bánh răng, đệm chịu hóa chất…
- Polyamit (PA) có độ bền cơ học cao, khả năng chống mài mòn lớn, bền trong môi trường nước, thường được dùng để chế tạo các bạc lót cho các xe máy, băng tải, máy bơm nước… đặc biệt được dùng để chế tạo các bánh răng, con lăn và bản cách sợi trong công nghiệp thiết bị dệt.
5.2.2.2 - Vật liệu composit:
Vật liệu composit là loại vật liệu có nhiều pha khác nhau về thành phần hóa học, không tan vào nhau, phân cách nhau bằng ranh giới pha và được sắp sếp theo ý đồ định trước nhằm phát huy tính ưu việt của từng pha.
a) Đặc điểm và phân loại vật liệu composit:
- Đặc điểm:
Vật liệu composit bao gồm nhiều pha (tối thiểu là 2 pha) phân cách nhau bằng danh giới pha rõ dệt, các pha liên kết với nhau liên tục được gọi là nền, các pha phân bố gián đoạn ( được nền bao bọc) được gọi là cốt.
- Tỷ lệ, hình dáng, kích thước quy luật phân bố của cốt trên nền được xác định trước.
- Vật liệu composit không chứa đựng tất cả các tính chất của các pha thành phần riêng biệt mà chỉ lựa chọn và phát huy tính chất ưu việt của các pha thành phần.
- Phân loại.
Dựa vào nền người ta phân ra các loại vật liệu composit sau đây:
- Vật liệu composit nền polyme.
- Vật liệu composit nền kim loại.
- Vật liệu composit nền gốm.
- Vật liệu composit nền hỗn hợp.
Dựa vào hình dạng và cấu trúc cố người ta chia ra:
- Vật liệu composit cốt hạt.
- Vật liệu composit cốt sợi.
- Vật liệu composit cấu trúc lớp, tấm hay tổ ong.
b) Tính chất và ứng dụng của vật liệu coposit:
Nền của vật liệu composit đóng vai trò quan trọng và có các chức năng sau:
- Liên kết các phần tử cốt thành một khối vật liệu thống nhất.
- Bảo vệ cốt tránh khỏi tác động cơ học và hóa học của môi trường.
- Tạo khả năng thuận lợi cho việc gia công vật liệu composit nhằm thu được các chi tiết hoặc các sản phẩm đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật.
- Vật liệu composit nền polyme cốt vải sợi thủy tinh có độ bền cao, có khả năng chống ăn mòn trong môi trường nước bẩn và axit, do đó được dùng để chế tạo các đường ống cống dẫn nước của các nhà máy hóa chất …
- Vật liệu composit nền polyme cốt SiO2 (cát) và sỏi có độ bền nén cao, hệ số giãn nở nhỏ. Bền trong môi trường không khí và nước bẩn hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong nghành chế tạo máy.
- Vật liệu composit nền cốt oxit nhôm dạng hạt hình cầu cho thêm sợi cacbon có độ bền ngang với thép nhưng rất nhẹ, do đó được dùng để chế tạo các bộ phận như cánh tay robot.
- Vật liệu composit hạt thô nền lim loại thực chất là các hợp kim cứng được tạo bằng phương pháp luyện kim bột có thành phần là các cacbit vonfram, cacbit titan, cacbit tantan(wc.TiC, TaC) được liên kết với nhau trên nền kim loại là cacbon. Các hợp kim cứng này có độ bền, độ cứng, khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn cao nên thường được dùng để chế tạo dụng cụ cắt.
5.3 – PHÂN LOẠI PHÔI:
Phôi có thể được chế tạo bằng các phương pháp đúc, gia công áp lực, hàn.
5.3.1 - Phôi Được Chế Tạo Bằng Phương Pháp Đúc:
Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại chảy lỏng vào khuôn có hình dạng, kích thước xác định. Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.
Phôi từ các kim loại đen, kim loại màu và hợp kim của chúng thường được chế tạo bằng phương pháp đúc.
5.3.1.1 Ưu điểm của phôi đúc:
- Có thể đúc được tất cả các kim loại và các hợp kim có thành phần khác nhau.
- Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được.
- Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp.
Ngoài ra đúc còn có ưu điểm dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao, giá thành thấp, và đáp ứng linh hoạt trong sản xuất.
Tuy nhiên đúc cũng có nhược điểm là tốn kim loại do có đậu ngót, đậu rót, và để kiểm tra chi tiết đúc cần có thiết bị hiện đại.
5.3.1.2 - Các loại phôi đúc:
Căn cứ vào bản vẽ chi tiết người kỹ sư công nghệ tính toán lượng dư gia công thành lập bản vẽ phôi. Dựa vào chủng loại vật liệu, hình dạng, kích thước phôi, dạng sản xuất người ta chọn phương pháp đúc và thiết kế quy trình nấu kim loại, thiết kế chế tạo khuôn, rót kim loại…
Để tạo phôi cho cắt gọt thông thường người ta sử dụng các phương pháp đúc sau đây:
vĐúc trong khuôn cát.
Ưu điểm:
- Đúc trong khuôn kim loại với các vật liệu khác nhau có khối lượng từ vài chục gam tới vài chục tấn.
- Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không gia công được.
- Tính chất sản xuất linh hoạt, thích hợp với các dạng sản xuất.
- Đầu tư ban đầu thấp.
- Dễ cơ khi hóa và tự động hóa.
Nhược điểm:
- Độ chính xác vật đúc không cao dẫn tới lượng dư gia công lớn, hệ số sử dụng vật liệu nhỏ.
- Chất lượng phôi đúc thấp, thường có rỗ khí, rỗ sỉ, chất lượng bề mặt vật đúc thấp.
vPhương pháp đúc trong khuôn kim loại:
Ưu điểm:
- Độ chính xác về hình dạng và kích thước cao.
- Tổ chức vật đúc mịn chặt.
- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa, năng suất cao.
Nhược điểm:
- Khối lượng vật đúc hạn chế, khó chế tạo được các vật đúc có hình dạng phức tạp và có thành mỏng, bề mặt chi tiết dễ bị biến cứng cho nên sau khi đúc thường phải ủ để chuẩn bị gia công cơ tiếp theo.
- Ngoài ra người ta còn đúc bằng các phương pháp áp lực, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc chân không, đúc ly tâm….
5.3.2 - Phôi Chế Tạo Bằng Phương Pháp Gia Công Áp Lực:
Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là dùng ngoại lực thông qua các dụng cụ làm cho kim loại bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các hướng định trước đẻ thu được các chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.
5.3.2.1 - Đặc điểm của phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực:
Dưới tác dụng của ngoại lực tinh thể kim loại được định hướng và kéo dài tạo thành tổ chức sợi hoặc thớ làm tăng khả năng chịu kéo dọc thớ và chịu cắt nang thớ.
Trong quá trình biến dạng cấu trúc mạng bị xô lệch mất cân bằng làm cho tính chất dẻo bị giảm đi, độ cứng tăng lên, quá trình đó được gọi là quá trình biến cứng, mức độ biến cứng phụ thuộc vào mức độ biến dạng.
Ưu điểm:
- Cơ tính của vật liệu được cải thiện.
- Độ chính xác hình dạng, kích thước chất lượng bề mặt phôi cao do đó giảm được thời gian gia công cắt gọt và tổn thất vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu phôi, giảm chi phí..
- Rút ngắn được quá trình công nghệ.
- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao.
Nhược điểm:
- Khó chế tạo được các ci tiết có hình dáng phức tạp.
- Không áp dụng được đối với các vật liệu có tính dẻo thấp như gang và hợp kim đồng..
- Tính linh hoạt của phương pháp bị hạn chế..
5.3.2.2 - Các loại phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực:
a) Phôi từ thép cán:
Thép cán có hình dạng và kích thước tiết diện ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn, chất lượng bề mặt cao, thành phần hóa học ổn định hơn so với phôi đúc.
Phôi của các chi tiết có tiết diện ngang hình trụ hoặc hình chữ nhật thường được cắt từ thép cán, ví dụ phôi các chi tiết dạng trục, bánh răng, bộ đôi bơm cao áp…
Sử dụng phôi từ thép cán cho hệ số sử dụng vật liệu thấp, do đó thường chỉ sử dụng trong sản suất đơn chiếc hoặc dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ.
b) Phôi rèn tự do:
Rèn tự do là dùng ngoại lực tác dụng thông qua các dụng cụ làm kim loại biến dạng tự do ở nhiệt độ rèn để tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước dạt yêu cầu.
Ưu điểm:
- Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi gia công rộng, có thể gia công được vật có kích thước lớn hơn dập thể tích.
- Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ phức tạp, do đó làm tăng khả năng chịu tải trọng của vật liệu.
- Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư thấp.
Nhược điểm:
- Độ chính xác về kích thước và hình dạng thấp do đó để lại lượng dư gia công cắt gọt lớn, chi phí gia công tăng.
- Chất lượng phụ thuộc vào tay nghề của người công nhân.
- Năng suất thấp.
Rèn tự do thường sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, phục vụ sưa chữa của tất cả các ngành chế tạo thiết bị….
c) Phôi dập thể tích:
Phôi dập thể tích có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt cao. Hầu như kim loại bị biến dạng ở trạng thái ứng suất khối nên tính dẻo cao hơn, do đó biến dạng triệt để, do đó có thể chế tạo được các hình dạng phức tạp, hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với rèn tự do.
Nhược điểm là dập thể tích là thiết bị cần có công suất lớn, không chế tạo được phôi lớn, chi phí chế tạo khuôn cao.
d) Phôi dập tấm:
Phôi dập tấm có độ cứng vững, độ chính xác và chất lượng bề mặt cao, thường không phải gia công cơ, hoặc gia công cơ rất ít hiệu quả kinh tế- kỹ thuật cao.
Phương pháp dập tấm dễ cơ khí hóa và tự động hóa, năng suất rất cao nên phù hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối.
5.3.3 - Phôi Hàn:
Phôi hàn được chế tạo từ thép cán ( thép tấm hoặc thép hình) nhờ ghép nối bằng hàn.
Phôi hàn tiết kiệm được từ 30 – 40 % khối lượng vật liệu so với phôi đúc. Khi chế tạo các chi tiết dạng hộp ở dạng sản xuất đơn chiếc thì sử dụng phôi hàn là hợp lý nhất. Chất lượng phôi hàn phụ thuộc vào chất lượng mối hàn. Khi hàn vật bị nung nóng cục bộ tạo nên ứng suất dư lớn, tổ chức kim loại gần mối hàn bị thay đổi theo chiều hướng xấu, làm giảm khả năng chịu tải trọng động. Sau khi gia công cắt gọt và cùng với quá trình làm việc trạng thái ứng suất dư ở các mối hàn bị thay đổi dẫn đến chi tiết dễ bị biến dạng.
5.4 – GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI :
Gia công chuẩn bị phôi là những nguyên công chuẩn bị phôi cho quá trình gia công cơ, bao gồm làm sạch, nắn thẳng phôi, gia công phá, gia công lỗ tâm.
Phôi sau khi được chế tạo xong thường có chất lượng bề mặt xấu như xù xì, rỗ, nứt, chai cứng...; hình dáng hình học có nhiều sai lệch như méo, ôvan, côn, cong vênh... Nếu ta đưa phôi sau khi chế tạo xong vào gia công chi tiết ngay thì sai số in dập của phôi lên chi tiết gia công sẽ lớn, phải gia công nhiều lần thì mới đảm bảo yêu cầu của chi tiết. Như vậy sẽ mất thời gian, chi phí gia công lớn, giá thành sản xuất sẽ tăng.
Đối với các loại phôi thanh cần phải nắn thẳng trước khi đưa lên máy gia công; phôi thanh thép cán lại phải cắt thanh từng đoạn cho phù hợp với chiều dai của chi tiết va dễ gá đặt. Ngoài ra, ở nguyên công đầu tiên phải dùng chuẩn thô, mà chuẩn thô thì phải tương đối bằng phẳng.
Nó là những nguyên do vậy, việc gia công chuẩn bị phôi là một việc làm rất cần thiết và không thể công mở đầu cho quá trình công nghệ gia công cơ (sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ). Thậm chí, đối với sản xuất có sản lượng lớn thì gia côngchuẩn bị phôi được tách hẳn ra khỏi quy trình công nghệ gia công cơ, khi đó có một bộ phận riêng đảm nhiệm việc chuẩn bị phôi với đầy đủ thiết bị riêng.
5.4.1 - Cắt Bavia, Đậu Rót, Đậu Ngót:
Bavia của phôi dập thể tích thường được cắt ngay trên khuôn, bavia vật đúc được làm sạch bằng búa, đục hoặc máy mài cầm tay.tùy theo kích thước phôi, đậu ngót, đậu rót của vật đúc có thể được cắt bằng ngọn lửa hàn hoặc dùng búa tay.
5.4.2 - Làm Sạch Phôi :
Hầu hết các loại phôi cần phải lam sạch, đặc biệt là phôi đúc hoặc rèn dập bởi vì làm như vậy sẽ giúp:
- Loại trừ lớp cát bị cháy bám trên bề mặt phôi đúc hoặc các vảy kim loại bị cháy trên bề mặt phôi rèn, phôi đúc.
- Loại trừ các rìa, mép của phôi rèn, dập hoặc các lớp kim loại hư hỏng trên bề mặt trước khi gia công.
- Tạo nên các bề mặt sạch sẽ để gia công được dễ dàng, đảm bảo vệ sinh.
Trong sản xuất nhỏthường dùng phương pháp thủ công bằng những dụng cụ đơn giản như chổi sắt, bàn chải sắt, giũa, búa... đạt năng suất thấp.
Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối, người ta làm sạch nhờ các thiết bị chuyên dùng cơ khí hoá. Đối với những chi tiết nhỏ có thể cho vào một thùng quay, các chi tiết sẽ va đập vao nhau làm cho vết cát, bẩn, gỉ rơi ra. Hoặc dùng đá mài, ngọn lửa để loại trừ các vết bẩn, gỉ, chỗ kim loại bị hư hỏng, Ngoài ra, còn có thể lam sạch vật rèn trong hỗn hợp cát và nước hoặc trong dung dịch axit.
5.4.3 - Cắt Đứt Phôi :
Cắt đứt phôi thường dùng với các loại phôi thanh, phôi cán cần cắt đứt thanh từng đoạn tương ứng theo chiều dai trục hoặc cắt các đậu ngót, đậu rót của các phôi đúc. Khi chọn phương pháp cắt đứt phôi phải xét đến một số yếu tố sau đây:
- Độ chính xác cắt đứt như độ chính xác chiều dài phôi, độ phẳng va độ thẳng góc của mặt cắt với đường tâm của phôi.
- Bề rộng miệng cắt lớn hay bé có liên quan đến chi phí vật liệu nhiều hay ít, đặc biệt là đối với những kim loại quý.
- Năng suất cắt.
Tùy theo loại phôi, sản lượng và điều kiện về cơ sở vật chất kỹ thuật của nơi sản xuất mà chọn phương pháp cắt sao cho đảm bảo năng suất cao, đạt được các yêu cầu kỹ thuật của phôi và tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm chi phí chế tạo.
- Cắt đứt bằng cưa tay
Cắt đứt phôi bằng cưa tay có năng suất thấp, tốn nhiều công sức, miệng cưa khó thẳng, nhưng có thể tiết kiệm được vật liệu vì miệng cưa hẹp, thiết bị đơn giản.
Có thể cắt được các loại phôi thép cán, đặc ống, thép hình nhỏ...
- Cắt đứt trên máy cưa cần
Máy cưa cần có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, miệng cưa tương đối hẹp, so với cưa tay thì năng suất hơn nhiều, giảm cường độ lao động của công nhân. Tuy nhiên, khi so với các phương pháp cưa khác thì nó lại không năng suất bằng vì có hành trình chạy không của lưỡi cưa.
Có thể cắt được các loại phôi thép cán, đặc ống, thép hình nhỏ..., thường dùng trong các xí nghiệp quy mô nhỏ vì vốn đầu tư ít, dễ sử dụng, chiếm diện tích nhỏ.
- Cắt đứt bằng cưa đĩa
Khi cắt đứt bằng dao cưa đĩa có thể có năng suất cao, chất lượng mặt cắt tốt song miệng cắt rộng.
Loại cưa đĩa này có thể cắt đứt được phôi thép tròn, phôi định hình. Đối với phôi có kích thước nhỏ có thể gá để cắt một lần nhiều phôi.
- Cắt đứt bằng đĩa mài
Cắt đứt bằng phương pháp này có thể đạt độ chính xác cao, chất lượng mặt cắt cao, sau khi cắt không cần gia công lại. Nếu so với cưa đĩa thì năng suất không bằng nhưng chất lượng mặt cắt lại tốt hơn và tiết kiệm được vật liệu vì miệng cắt nhỏ.
Phương pháp này có thể cắt được phôi tròn nhỏ, định hình nhỏ, đặc biệt là các thép cứng, thép đã tôi...
- Cắt đứt trên máy tiện
Việc cắt đứt trên máy tiện có thuận lợi là có thể thực hiện chung trên một lần gá với các bước công nghệ khác như gia công lỗ tâm, tiện ngoài...
Cắt đứt trên máy tiện cắt được phôi tròn, đường kính có thể cắt lớn.
- Cắt bằng máy cắt dây cho độ chính xác cao nhưng năng xuất thấp, thường dùng đểcắt các loại thép hợp kim đã qua nhiệt luyện dùng trong chế tạo khuôn dập.
- Cắt đứt bằng ngọn lửa O2 - C2H2
Phương pháp này có thể cắt được nhiều phôi có hình dáng khác nhau như tròn, thanh, tấm, định hình, tạo được chi tiết định hình từ việc cắt thép tấm...
Phương pháp này có năng suất rất cao, thuận lợi, tiện dụng ở mọi nơi, nhưng nhược điểm chính của nó là chất lượng mặt cắt thấp, độ chính xác không cao, hay bị cong vênh...
- Cắt đứt bằng điện cực
Phương pháp này chỉ sử dụng khi cắt các phôi làm bằng vật liệu có độ cứng cao và các hợp kim cứng.
- Cắt đứt bằng tia Laser
Phương pháp này là một thành tựu mới của thế giới, nó có thể cắt các phôi có chiều dày nhỏ, đặc biệt là vật liệu cứng và dòn như kim cương, thuỷ tinh, sứ...
Phương pháp này có độ chính xác cao, rãnh cắt nhỏ, đẹp, năng suất rất cao...
5.4.4 - Ủ phôi:
Do nguội nhanh lớp bề mặt phôi đúc trong khuôn kim loại có độ cứng đạt 450 – 600 HB.
Đối với phôi gia công áp lực do xuất hiện hiện tượng biến cứng đồng thời với quá trình biến dạng dẻo nên tính dẻo của vật liệu giảm, độ cứng nhất là độ cứng bề mặt tăng. Các loại phôi này cần được ủ nhằm giảm độ cứng và phục hồi tính dẻo của vật liệu trước khi gia công cắt gọt
5.4.5 - Nắn thẳng phôi :
Đối với phôi thanh, phôi cán cần phải nắn thẳng trước khi đưa vào gia công; ngoai ra đối với các phôi dài không những phải nắn trước khi gia công cơ ma sau khi tiện (trước khi mài) cần phải nắn thẳng lại. Phôi sau khi nắn thẳng sẽ có lượng dư đều, giảm được sai số gia công, đảm bảo phôi dễ kẹp chặt .
- Nắn bằng búa tay:
Đối với các chi tiết trụ ngắn, đường kính không lớn thì dùng mắt để ngắm, xem xét độ thẳng rồi dùng búa nắn trên đe. Đây là phương pháp thủ công nhất, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nhưng năng suất rất thấp, độ chính xác không cao và phụ thuộc vào kinh nghiệm, tay nghề của người thợ.
- Nắn ép:
Đối với chi tiết trụ ngắn, đường kính lớn thì dùng đồ gá trên thân máy tiện cũ hoặc dùng đồ gá trên máy ép. Ngoài ra, người ta còn dùng nắn ép trên hai khối V.
Trong 2 mũi tâm có một cố định, một điều chỉnh được theo hướng chiều trục. Khi nắn ép, chi tiết và hai mũi tâm đều bị xê dịch xuống, sau khi nắn xong lò xo lại đẩy về vị trí ban đầu.
Hình 5.1: Nắn thẳng trên hai mũi tâm
Để nâng cao độ chính xác, dùng đồng hồ so để chỉ thị.
Nguồn sinh lực có thể dùng cơ cấu vít me-đai ốc, cơ cấu dầu ép hay khí nén.
- Nắn thẳng trên máy chuyên dùng:
Đối với chi tiết trụ dài, đường kính lớn (25 - 150mm) thì việc nắn thẳng sẽ được thực hiện trên máy nắn thẳng chuyên dùng.
Hình 5.2: Sơ đồ cấu tạo máy nắn thẳng chuyên dùng
Máy nắn thẳng chuyên dùng gồm có thùng quay, trong thùng có những bộ con lăn có dạng hypecbôlôit tròn xoay được đặt nghiêng một góc để sao cho đường sinh là đường thẳng. Những bộ con lăn này từng cặp một được đặt chéo nhau, vừa quay theo thùng vừa quay quanh tâm của nó để làm nhiệm vụ nắn thẳng và dẫn phôi đi.
Phôi được đặt vào giữa các bộ con lăn nhờ hai xe nhỏ hai đầu. Khoảng cách giữa hai con lăn có thể điều chỉnh được để phù hợp với các loại đường kính khác nhau.
Năng suất của máy nắn thẳng chuyên dùng rất cao, nhưng do kích thước cồng kềnh nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
- Nắn thẳng trên máy cán ren:
Đối với phôi có kích thước ngắn thì có thể nắn thẳng trên máy cán ren phẳng nếu
Thay bàn cán ren bằng bàn phẳng.
Phương pháp này có thể nắn được những đoạn ngắn, độ chính xác đạt từ 0,05 - 0,15 với mỗi mm đường kính trên chiều dài 1m.
Phương pháp này có năng suất rất cao.
Hình 5.3: Sơ đồ nắn thẳng trên máy cán ren.
5.4.6 - Gia công phá:
Mục đích của gia công phá là bóc đi lớp vỏ ngoài của các loại phôi có bề mặt quá xấu (rỗ, dính cát, biến cứng...) va có sai lệch quá lớn, phát hiện các khuyết tật.
Máy dùng để gia công phá cần có công suất lớn, độ cứng vững cao để đạt năng suất cao, còn độ chính xác thì không cần cao lắm.
Khi sản lượng nhỏ, việc gia công phá có thể tách riêng để gia công trên một vài máy cũ trong phân xưởng cơ khí.
Khi sản lượng lớn, việc gia công phá được thực hiện trên các máy chuyên dùng đặt ở phân xưởng gia công chuẩn bị phôi.
5.4.7 - Gia công lỗ tâm :
Lỗ tâm là loại chuẩn tinh phụ thống nhất, dùng để định vị chi tiết dạng trục trong nhiều lần gá hoặc nhiều nguyên công khác nhau. Nó không những làm chuẩn trong quá trình gia công mà còn dùng cả trong quá trình kiểm tra và sửa chữa sau này.
Lỗ tâm có nhiều loại, nhưng thường dùng các loại sau đây:
Hình 5.4: Các loại lỗ tâm
Kiểu (a) la kiểu đơn giản nhất, góc côn của mặt tỳ thường la 600, chỉ trong trường hợp chi tiết lớn mới dùng loại có góc côn lớn hơn (750 hoặc 900). Lỗ có đường kính d để cho đầu mũi tâm thoát, còn phần côn của mũi tâm tỳ sát vao lỗ côn.
Kiểu (b) có thêm phần côn vát 1200 để bảo vệ lỗ tâm khỏi bị sứt ở mép ngoài, đồng thời còn có thể cho phép gia công suốt cả mặt đầu của trục.
Kiểu (c) còn có thêm phần ren ở lỗ tâm để khi sử dụng xong lỗ tâm, dùng một nút có ren vặn vào đó nhằm bảo vệ lỗ tâm không bị hư hỏng.
Hai loại (b) và (c) áp dụng trong những trường hợp mà lỗ tâm được dùng trong thời gian dài.
Lỗ tâm có yêu cầu kỹ thuật khi gia công khá cao:
- Lỗ tâm phải là mặt tựa vững chắc của chi tiết, diện tích tiếp xúc phải đủ, góc côn phải chính xác, độ sâu lỗ tâm phải đảm bảo.
- Lỗ tâm phải nhẵn bóng (phần côn 600) để giảm ma sát, chống mòn và giảm bớt biến dạng tiếp xúc, tăng cường độ cứng vững.
- Hai lỗ tâm phải nằm trên một đường tâm để tránh tình trạng mũi tâm tiếp xúc không đều nên chóng mòn và làm cho mặt trụ sẽ gia công không thẳng góc với mặt đầu.
Trong sản xuất nhỏ, người ta có thể gia công lỗ tâm trên các máy vạn năng như máy tiện, máy khoan; bằng cách dùng mũi khoan nhỏ khoan trước phần trụ, sau đó dùng mũi khoan lớn khoét thêm phần côn (nếu không có mũi khoan tâm).
Hinh5.5: Mũi khoan tâm
Trong sản xuất hang loạt và hàng khối, việc gia công lỗ tâm được thực hiện trên máy chuyên dùng, chi tiết được gá đặt trên hai khối V tự định tâm, khi gia công tiến hành theo hai bước: thứ nhất phay hai mặt đầu trục đồng thời bằng hai dao phay mặt đầu; bước thứ hai tiến hành gia công cùng lúc hai lỗ tâm bằng mũi khoan tâm chuyên dùng.
Hình 5.6: Sơ đồ gia công lỗ tâm trên máy chuyên dùng
Trong quá trình công nghệ, nếu chi tiết đã gia công nhiệt luyện thì chắc chắn lỗ tâm sẽ có sai số dù cho lỗ tâm có được gia công bằng cách nào đi nữa. Lúc đó, nếu muốn sử dụng tiếp lỗ tâm thì phải sửa lại lỗ tâm để đảm bảo đúng hình dạng và các yêu cầu khác. Muốn sửa lại lỗ tâm phải dùng đá mài hình côn có góc côn bằng 600 hoặc nghiền bằng bột mài.
