CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM 1. Đặc điểm chủ yếu của công nghệ dập Dập nguội là một công nghệ mới so với lịch sử phát triển của công nghiệp thế giới. Công nghệ dập nguội là bước phát triển của công nghệ gò. Đó là quá trình gia công kim loại bằng áp lực, biến kim loại tấm hay khối thành sản phẩm có hình dạng mong muốn.
Công nghệ dập nguội có những đặc điểm chủ yếu và cũng là những ưu điểm đặc biệt như sau: Có thể hoàn thành công việc phức tạp bằng một động tác đơn giản của máy dập. Chế tạo được những chi tiết có hình dáng phức tạp, đặc biệt là những chi tiết có thành mỏng mà đôi khi các phương pháp gia công cắt gọt không thực hiện được, hoặc thực hiện rất khó khăn. Sản phẩm dập ra có thể sử dụng được ngay, không cần phải gia công cắt gọt lại, có độ bền vững cao. Tiết kiệm được nhiều nguyên vật liệu.
Năng suất cao, thuận lợi cho quá trình cơ khí hóa và tự động hóa. Công nhân không cần trình độ tay nghề cao. Sản lượng lớn, giá thành thấp. Do những đặc điểm trên của công nghệ dập nguội, mà ở các nước công nghiệp tiên tiến, dập nguội chiếm một tỷ lệ cao trong nhiều ngành công nghiệp.
Dập nguội có năng suất cao, nên rất thích hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối. Phân loại công nghệ dập nguội Dập nguội có nhiều công việc khác nhau. Người ta căn cứ vào tính chất biến dạng kim loại và thay đổi hình dáng bên ngoài để phân loại. Công nghệ dập nguội có năm hình thức cơ bản: Dập cắt: Tách rời phần kim loại này ra khỏi phần kia theo một đường bao khép kín hoặc không khép kín.
Uốn: Biến dạng phôi thẳng thành cong hay gấp khúc theo một góc độ nào đó. 3 Dập vuốt: Biến phôi phẳng thành vật rỗng hở miệng theo hình dạng bất kỳ. Hoặc làm thay đổi kích thước vật rỗng. Tạo hình: Dùng biến dạng cục bộ để thay đổi hình dáng của vật dập hoặc phôi.
Dập thể tích: Phân phối lại thể tích vật liệu, có sự di chuyển kim loại để làm thay đổi hình dáng hoặc bề dày của phôi. Ngoài năm hình thức cơ bản kể trên, còn có các dạng lắp ghép để nối liền các phần vật liệu hoặc vật dập lại với nhau. Mỗi hình thức cơ bản của dập nguội lại chia ra nhiều công việc riêng biệt. Mỗi công việc có đặc điểm, nhiệm vụ và khuôn hay dụng cụ điển hình riêng.
Tùy theo chiều cao của chi tiết, người ta có thể dập một hay nhiều nguyên công để tạo ra chi tiết. Ở nguyên công đầu, phôi phẳng có đường kính D được dập vuốt để tạo ra thành phôi rỗng có đường kính d1 và chiều cao h1. ở các nguyên công sau, phôi rỗng được tiếp tục dập vuốt để nhằm mục đích tăng chiều cao và giảm đường kính (hoăc giảm tiết diện ngang) của phôi. Các chi tiết thường được dập vuốt với phôi ở trạng thái nguội mà không cần phải nung phôi.
Trừ khi dập vuốt các chi tiết từ các tấm kim loại dày (S > 20 mm) thì người ta có thể nung phôi để giảm trở lực biến dạng. khi dập vuốt các chi tiết từ phôi tấm bằng hợp kim nhôm, để nâng cao mức độ biến dạng sau mỗi nguyên công, người ta có thể nung nóng cục bộ vùng biến dạng dẻo. Để chế tạo các chi tiết dập vuốt, người ta sử dụng các kim loại tấm có tính dẻo cao như thép cacbon thấp chất lượng và thép kết cấu hợp kim thấp, nhôm , hợp kim nhôm , và các kim loại khác … Dập vuốt được tiến hành trong các khuôn chuyên dùng bao gồm các bộ phận làm việc như : cối có mép làm việc được lượn tròn, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu. Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối S/D lớn thì khuôn dập vuốt không thể không dùng tấm chặn.
Giữa chày và cối có một khe hở Z, trị số khe hở Z tùy thuộc vào phương pháp dập (có biến mỏng thành hoặc không biến 4 mỏng thành); chiều dày vật liệu phôi S và thứ tự nguyên công. Khi dập vuốt ngoại lực được truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy của chi tiết dập vuốt còn phần vành của phôi được tự do và không chịu tác dụng của ngoại lực. Trong quá trình dập vuốt không biến mỏng , phần mép vành của phôi có thể không kéo hết vào trong cối đồng thời sẽ xuất hiện các ứng suất kéo và ứng suất nén . Thành phần ứng suất nén sẽ tác động theo hướng tiếp tuyến (hướng vòng) vì vậy với một tỷ số giữa đường kính chi tiết dập vuốt và đường kính phôi nhất định có thể gây ra hiện tượng nhăn ở vành.
Điều đó sẽ dẫn đến việc kéo các sóng nhăn này vào trong khe hở giữa chày và cối với ứng suất kéo rất lớn gây phế phẩm hàng loạt do đứt đáy hay bị rách. Để ngăn ngừa nếp nhăn, trong các khuôn dập vuốt người ta thường sử dụng tấm chặn vật liệu, tấm chặn này có tác dụng ép phần vành của phôi vào bề mặt cối, chống lại sự tạo thành nếp nhăn của vành phôi. Do vậy trong quá trình dập vuốt không có biến mỏng người ta còn chia làm 2 dạng dập : dập vuốt không biến mỏng thành có chặn phôi và không chặn phôi. Khi dập vuốt từ phôi phẳng sau một nguyên công ta có thể nhận được chi tiết hình trụ với chiều sâu không lớn, thường chiều cao tương đối h/d < 0,7 – 0,8.
khi dập vuốt các chi tiết với chiều sâu lớn hơn, ứng suất kéo ở phần thành chi tiết (tại tiết diện ngang nguy hiểm) thường tăng lên rất lớn và có thể gây đứt đáy. Vì vậy khi dập vuốt các chi tiết có chiều cao tương đối h/d lớn, người ta phải tiến hành dập qua nhiều nguyên công. Khi đó, ứng suất kéo hướng kính, phát sinh ở phần thành chi tiết sẽ giảm đi tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình dập vuốt. Trong quá trình dập vuốt phôi ở trạng thái nguội, kim loại thường bị hóa bền, làm giảm tính dẻo của kim loại.
sự hóa bền quá mức của kim loại có thể dẫn đến mất tín dẻo và cuối cùng gây phá hủy. Vì vậy quá trình chế tạo các chi tiết có chiều cao tương đối lớn (h/d >1) giữa các nguyên công dập vuốt người ta thường tiến hành ủ kết tinh lại các bán thành phẩm nhằm khử bỏ sự hóa bền và phục hồi tính dẻo của kim loại. Một số sản phẩm dập điển hình Các sản phẩm dập điển hình trong sản xuất đồ gia dụng: Các sản phẩm dập đồ gia dụng có yêu cầu cao về độ chính xác. Chúng chịu tác dụng của các tác nhân bên ngoài như thời tiết, va đập, bụi bẩn, ….
nên đòi hỏi sử dụng công nghệ tạo hình.1: Các sản phẩm đồ gia dụng hình hộp Công nghệ gia công áp lực trong chế tạo các sản phẩm công nghiệp: Ngành công nghiệp ôtô có thể nói là một trong những ngành sử dụng nhiều về công nghệ gia công áp lực. Từ việc chế tạo các chi tiết cơ bản như các vỏ ốp bánh xe, nắp thùng xăng… cho đến các chi tiết điển hình như: khung xương xe, mu xe.đều được sử dụng bằng công nghệ gia công áp lực.2: Khuôn dập vỏ ô tô với độ chính xác cao 6 Bên cạnh đó, các sản phẩm sử dụng trong vận chuyển chất lỏng, nội thất cũng được tạo ra từ phướng pháp gia công áp lực. Như các đầu ống ren nước, tai xách, ống nối đường ống dầu … Tùy theo chiều cao của chi tiết, người ta có thể dập một hay nhiều nguyên công để tạo ra chi tiết. ở nguyên công đầu, phôi phẳng có đường kính D được dập vuốt để tạo ra thành phôi rỗng có đường kính d1 và chiều cao h1.
Ở các nguyên công sau, phôi rỗng được tiếp tục dập vuốt để nhằm mục đích tăng chiều cao và giảm đường kính (hoặc giảm tiết diện ngang) của phôi.3: Các công đoạn tạo ra chi tiết Các chi tiết thường được dập vuốt với phôi ở trạng thái nguội mà không cần phải nung phôi. Trừ khi dập vuốt các chi tiết từ các tấm kim loại dày (S > 20 mm) thì người ta có thể nung phôi để giảm trở lực biến dạng. Khi dập vuốt các chi tiết từ phôi tấm bằng hợp kim nhôm, để nâng cao mức độ biến dạng sau mỗi nguyên công, người ta có thể nung nóng cục bộ vùng biến dạng dẻo. Để chế tạo các chi tiết dập vuốt, người ta sử dụng các kim loại tấm có tính dẻo cao như thép cacbon thấp chất lượng và thép kết cấu hợp kim thấp, nhôm , hợp kim nhôm , và các kim loại khác … Dập vuốt được tiến hành trong các khuôn chuyên dùng bao gồm các bộ phận làm việc như : cối có mép làm việc được lượn tròn, chày dập vuốt và tấm chặn vật liệu.
Khi dập các chi tiết có chiều dày tương đối S/D lớn thì khuôn dập vuốt không thể không dùng tấm chặn. Giữa chày và cối có một khe hở Z, trị số khe hở Z tùy thuộc vào phương pháp dập (có biến mỏng thành hoặc không biến 7 mỏng thành); chiều dày vật liệu phôi S và thứ tự nguyên công. Khi dập vuốt ngoại lực được truyền qua chày, tác dụng vào phần đáy của chi tiết dập vuốt còn phần vành của phôi được tự do và không chịu tác dụng của ngoại lực. Trong quá trình dập vuốt không biến mỏng , phần mép vành của phôi có thể không kéo hết vào trong cối đồng thời sẽ xuất hiện các ứng suất kéo và ứng suất nén .
Thành phần ứng suất nén sẽ tác động theo hướng tiếp tuyến (hướng vòng) vì vậy với một tỷ số giữa đường kính chi tiết dập vuốt và đường kính phôi nhất định có thể gây ra hiện tượng nhăn ở vành. Điều đó sẽ dẫn đến việc kéo các sóng nhăn này vào trong khe hở giữa chày và cối với ứng suất kéo rất lớn gây phế phẩm hàng loạt do đứt đáy hay bị rách. Để ngăn ngừa nếp nhăn, trong các khuôn dập vuốt người ta thường sử dụng tấm chặn vật liệu, tấm chặn này có tác dụng ép phần vành của phôi vào bề mặt cối, chống lại sự tạo thành nếp nhăn của vành phôi. Do vậy trong quá trình dập vuốt không có biến mỏng người ta còn chia làm 2 dạng dập : dập vuốt không biến mỏng thành có chặn phôi và không chặn phôi.