MỞ ĐẦU 1. sơ Đ ổ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT cơ k h í H ìn h 0. Sơ đồ quá trình sản xuất cơ khí Quá trình sản xuất cơ khí (hình 0.1) bao gồm những quá trình công nghệ chủ yếu sau: - Luyện kim. Quá trình luyện kim và các phương pháp luyện để sản xuất ra các kim loại và hợp kim (gang, thép, kim loại màu,.
- Các phương pháp chế tạo phôi: các phương pháp công nghệ chế tạo phôi dùng trong quá trình gia công cơ khí bao gồm : phương pháp đúc, gia công áp lực và hàn, cắt kim loại bằng khí. - Gia công cắt gọt: bao gồm các nhóm gia công cất gọt (tiện, phay, bào,.) để tạo ra chi tiết máy có độ chính xác theo thiết kế. - Xử lý và nâng cao chất lượng lớp bề mặt chi tiết máy (nhiệt luyện, hoá nhiệt luyện) nhằm nâng cao tuổi thọ của chi tiết máy. ĐỊNH NGHĨA PHỒI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Cơ KHÍ Phôi trong sản xuất cơ khí còn gọi là bán thành phẩm, đó là danh từ kỹ thuật có tính quy ước ; nó biểu thị một vật phẩm được chế tạo từ một quá trình sản xuất cơ khí nào đó khi được chuyển tiếp sang một quá trình sản xuất khác, được biểu thị trên sơ đồ chế tạo chi tiết máy cơ khí, hình 0.
Ví dụ: Quá trình sản xuất đúc là một quá trình công nghệ nấu chảy kim loại và rót vào một khuôn đúc, sau khi kim loại đông đặc ữong khuôn, khi được lấy ra ta nhận được vật đúc kim loại có hinh dáng kích tìiước ứieo yêu cầu. Vật đúc này phần lớn đều được chuyển qua gia công cơ khí để cắt bỏ đi một lớp kim loại nhất định và đạt được hình dáng, kích thước chính xác. Khi đó sản phẩm của quá trình sản xuất đúc được gọi là phôi đúc cho quá trình công nghệ gia công cắt gọt tiếp theo. Tuy nhiên kỹ thuật đúc ngày càng đạt được những tiến bộ kỹ thuật rất cao với các phương pháp đúc chính xác như : đúc áp lực, đúc khuôn vỏ mỏng, đúc khuôn tự thiêu,.
Sản phẩm đúc ra đạt độ chính xác cao và không cần gia công cơ khí thêm. Khi đó vật đúc được coi là chi tiết máy. Chế tạo phối 1. Quá trình Ché tạo phối Phôi Phôi rèn Phôi hàn dập (gia cổng khổng phoi) đúc Phôi đúc Phôi rèn hàn dập, hàn Giạ cống cắt gọt 2.
Quá trình \ Nhóm gia Nhóm gia Nhóm gia Nhóm gia Nhóm gia gia cống cắt gọt (gia cổng công / công tiện công phay công tinh công có phôi) Khoan, doa bào, xọc (mài) Kử IV kẻt cẩu Nhiệt Làm bèn bồ Hóa nhiệt luyện mặt bằng cơ luyện học Phủ bề mặt Xử lý kết cấu (trước) K sau gia công cắt gọt tu / Chi ỉiết máy H ìn h 0. Sơ đồ quá trình công nghệ gia công cơ khí ch ế tạo chi tiết m áy 3. VỊ TRÍ VÀ VAI TRÒ CỦA PHỒI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Cơ KHÍ Trên thế giới hiện nay, khoa học kỹ thuật ngày càng không ngừng phát triển cho đến nay đã đạt được những đỉnh cao của nó; trong đó ngành cơ khí nói riêng đã đạt được nhiều thành tựu mới. Người ta đã giải quyết được phần nào mục tiêu kinh tế, các chỉ tiêu kỹ thuật bằng hàng loạt các phát minh về các phương pháp gia công mới; những dây chuyền sản xuất tự động,.
đã dẫn đến một quá trình sản xuất có năng suất cao và giá thành hạ. Tuy nhiên sự phát triển của nền sản xuất hiện đại không chỉ yêu cầu về số lượng mà yêu cầu nâng cao không ngừng chất lượng sản phẩm. Điều đó đã được các nhà bác học, khoa học kỹ thuật lưu ý đến, nhưng đến nay nhiều vấn đề vẫn còn là những đề tài cần nghiên cứu giải quyết cấp bách. Xem xét quá trình sản xuất cơ khí (của một nhà máy cơ khí), chúng ta thấy đó là một quá trình tổng họp của nhiều quá trình công nghệ khác nhau để biến tài nguyên thiên nhiên (quặng, nhiên liệu, chất trợ dung) trở thành các sản phẩm cơ khí (chi tiết).
Qua sơ đồ quá trình sản xuất cơ khí, ta có thể thấy rằng : việc chế tạo ra các loại kim loại và hợp kim có đặc tính kỹ thuật cao (cơ tính và lý tính tốt) là một yêu cầu quan trọng hiện nay của khoa học kỹ thuật, đó là điều kiện cần song chưa đủ để chế tạo ra các chi tiết máy, sản phẩm có chất lượng cao và giá thành hạ. Mặt khác, đối với quá trình gia công cơ khí, bàng các phương pháp công nghệ tiên tiến, các thiết bị chính xác,. cũng chưa đủ để đảm bảo các yêu cầu trên. Đe đạt được mục tiêu kinh tế và kỹ thuật một cách chắc chắn, người thiết kế công nghệ phải biết lựa chọn vật liệu một cách họp lý (cũng là lựa chọn phương pháp công nghệ sản xuất phôi đúng đắn).
Do vậy quá trình công nghệ chế tạo phôi có thể coi là một quá trình trung gian giữa hai quá trình công nghệ luyện kim và quá trình gia công cơ khí. Nói một cách khác việc lựa chọn, thực hiện của quá trình trung gian này phải thể hiện được mức độ sử dụng hợp lý, kịp thời các sản phẩm của quá trình công nghệ luyện kim, đồng thời phải đảm bảo được kết quả, chất lượng của phôi phục vụ cho quá trình gia cồng cơ khí. Vì vậy giai đoạn chế tạo phôi có một ý nghĩa rất quan trọng, có ảnh huởng đến chất lượng và giá thành sản phẩm xuất ra. Vỉ ; So sánh tính kinh tế và kỹ thuật của phương pháp công nghệ đúc dưới áp lực với một số phuơng pháp công nghệ đúc khác như đúc trong khuôn kim loại, đúc trong khuôn cát,.
chúng ta thấy như sau: v ề bản chất đều là công nghệ đúc; nhưng thực chất phương pháp của chúng có khác nhau, do vậy chúng cho sản phẩm có tính kinh tế và kỹ thuật khác nhau. Đúc dưới áp lực có nhiều ưu điểm hơn : đạt được độ chính xác kích thước cao hơn; chất lượng bề mặt vật đúc tốt hơn; đúc được các vật có thành mỏng hơn,. đó là những ưu điểm về tính kỹ thuật, v ề mặt kinh tế : chi phí cho đúc trong khuôn kim loại lớn hơn (mặc dù giá thành khuôn có thấp hơn; nhưng tuổi thọ của khuôn lại ngắn hơn) do vậy tổng chi phí khi đúc trong khuôn kim loại lớn hơn so với đúc áp lực. So sánh với đúc trong khuôn cát : nếu không kể đến đúc trong khuôn cát đem lại độ chính xác kém, mà chỉ so sánh đến mức độ tiết kiệm kim loại, ta thấy rằng : đúc dưới áp lực đã tiết kiệm kim loại vật đúc dành cho gia công cắt gọt từ 10 20% và tiết kiệm các chi phí sản xuất đúc từ 10 ^ 30% so với đúc trong khuôn cát.
PHÂN LOẠI, ĐẶC ĐIỂM v à ứ n g d ụ n g c ủ a các l o ạ i PHÔI, ĐẶC TRƯNG Cơ BẢN CỦA CÁC DẠNG PHÔI 4. Phân loại Hiện nay, trong sản xuất sử dụng rất nhiều loại phôi nhưng căn cứ vào thực chất các phương pháp tạo phôi hiện nay, có thể phân thành 3 nhóm công nghệ chế tạo phôi sau: - Chế tạo phôi bằng công nghệ đúc; - Chế tạo phôi bằng công nghệ rèn, dập; - Chế tạo phôi bằng cồng nghệ hàn (kết họp giữa đúc, rèn dập và hàn). Nhìn chung các phôi được sản xuất từ 3 phương pháp công nghệ này thường có những đặc điểm sau: - Phôi chế tạo ra thường có chất lượng bề mặt xấu so với yêu cầu : như xù xì, rỗ nứt, biến cứng, biến dạng,. - Phôi có nhiều sai lệch so với yêu cầu kỹ thuật của chi tiết như : méo, ôvan, cong vênh,.
Những đặc điểm này sẽ dẫn đến làm giảm chất lượng bề mặt khi gia công cơ khí tiếp theo như : làm cho dao cắt bị hỏng, chóng mòn, hạn chế điều kiện cắt, gây rung động làm cho máy chóng hỏng, hoặc chúng làm giảm độ chính xác ban đầu của máy. Tuy nhiên, đi sâu vào từng phương pháp chúng ta sẽ thấy những đặc điểm riêng của từng phương pháp. Đặc điểm của các phưong pháp chế tạo phôi a) Phương pháp chế tạo phôi đúc Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại lỏng vào trong lòng khuôn có hình dạng và kích thước nhất định. Sau khi kim loại đông dặc ưong khuôn ta thu được vật đúc có hình dạng và kích thước như lòng khuôn.
Trên cơ sở thực chất này, cho đến nay người ta đã có nhiều phương pháp đúc khác nhau. Có thể tạo vật đúc trong khuôn một lần (khuôn cát) với vật liệu làm khuôn chủ yếu là cát tươi, có độ bền kém, khi làm khuôn lòng khuôn chỉ đạt độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt thấp, giá thành cao. Tuy nhiên đúc trong khuôn cát có thể được những vật phức tạp, kích thước lớn mà các phương pháp đúc khác không đúc được. Do đó đúc trong khuôn cát hiện nay vẫn được sử dụng phổ biến.
Dạng khuôn thứ 2 có thể tạo hình phôi đúc là khuôn kim loại. Khuôn này có thể dùng để đúc nhiều lần (hàng vạn lần). Do lòng khuôn được chế tạo bằng gia công cơ khí nên bề mặt lòng khuôn bóng hơn, chính xác hơn do đó chất lượng vật đúc ra cao hơn khuôn cát. Mặt khác vật đúc có tính cơ học của lớp bề mặt tốt hơn.
Với khuôn kim loại và phưong pháp điền đầy kim loại lỏng vào khuôn khác nhau như : dùng áp lực, đúc ly tâm,. mà ta có thể thu được vật đúc có độ chính xác, độ bóng và độ phức tạp khác nhau. Đó là những phương pháp đúc đặc biệt đã giới thiệu trong giáo trình cơ khí đại cương. Tóm lại, tuỳ theo mà ta có thể thu được vật đúc có chất lượng khác nhau, năng suất khác nhau và do đó tính kinh tế cũng khác nhau.
Tuy nhiên chúng có một đặc điểm tổng quát như sau : - Phôi đúc có thể được tạo ra từ bất kỳ loại vật liệu nào khi ta có thể nấu chảy chúng và chúng đông đặc khi làm nguội : như kim loại đen, kim loại màu, vật liệu phi kim (như chất dẻo),. - So với các dạng phôi khác, phôi đúc chiếm ưu thế về mặt phức tạp của hình dáng và phạm vi khối lượng của vật đúc rất rộng (từ nhỏ vài gram đến vài trăm tấn). Vì vậy, hầu hết các loại thân máy, vỏ động cơ, giá đỡ,. đều được chế tạo từ phương pháp đúc.
- Quy trình công nghệ nói chung đơn giản, vốn đầu tư ít, nên giá thành vật đúc hạ.