Phương pháp gia công áp lực kim loại

Phương pháp gia công áp lực kim loại: gia công kim loại bằng áp lực là: cán, lăn, kéo sợi, ép, rèn và dập. Đây là những dạng cơ bản của gia công kim loại bằng ngoại lực làm cho kim loại biến dạng. Gia công áp lực là một phương pháp được dùng nhiều trong các xưởng cơ khí để chế tạo phôi hoặc sửa chữa chi tiết máy. Sản phẩm của nó còn dùng nhiều trong các ngành xây dựng, cầu đường, hàng tiêu dùng…

Gia công áp lực kim loại là gì?

Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp chế tạo phôi hoặc chi tiết bằng cách dùng ngoại lực tác dụng làm cho kim loại biến dạng dẻo để nhận hình dạng và kích thước mong muốn

Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực được sử dụng nhiều trong sản xuất cơ khí bởi vì có năng suất cao, giảm được sự tiêu hao vật liệu

Phương pháp gia công áp lực kim loại

Gia công kim loại bằng áp lực là dựa vào tính dẻo của kim loại, dùng ngoại lực của thiết bị làm cho kim loại biến dạng theo hình dáng yêu cầu. Kim loại vẫn giữ nguyên vẹn không bị phá hủy về cấu trúc mạng.

Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp gia công không phoi, ít hao tốn kim loại, có năng suất cao. Sau khi gia công áp lực, chất lượng kim loại được cải thiện nên những chi tiết kim loại quan trọng thường được chế tạo từ những kim loại đã qua gia công áp lực.

Những dạng cơ bản của gia công kim loại bằng áp lực

1. Cán là ép kim loại bằng cách cho phôi kim loại đi giữa hai trục cán quay ngược chiều của máy cán, phôi biến dạng và di chuyển nhờ sự quay liên tục của trục cán, ma sát giữa trục cán với phôi. Trên 60% phôi để rèn và dập đều do sản phẩm cán cung cấp.
2. Kéo sợi là sự kéo dài phôi qua lỗ khuôn, kéo dưới tác dụng của lực kéo, sản phẩm có hình dáng và kích thước nhỏ hơn tiết diện phôi. Kéo sợi có đặc điểm là bề mặt sản phẩm nhẵn bóng, độ chính xác cao, dùng để chế tạo các sợi, thỏi hoặc ống có chiều dài không hạn chế.
3. Ép kim loại là quá trình ép kim loại trong khuôn kín qua lỗ khuôn ép để nhận được hình dáng và kích thước chi tiết cần chế tạo.
4. Rèn tự do là phương pháp biến dạng kim loại dưới tác dụng lực đạp của búa hoặc lực ép của máy ép. Quá trình biến dạng tự do của kim loại không bị hạn chế trong mức độ nhất định.
5. Dập thể tích (rèn khuôn) là phương pháp rèn mà kim loại biến dạng trong lòng khuôn có hình dáng và kích thước nhất định trong khuôn.
6. Dập tấm là phương pháp chế tạo chi tiết từ phôi liệu ở dạng tấm. Sự biến dạng của kim loại tấm trong khuôn dập có hình dạng kích thước xác định.

Xem thêm: Giải Pháp Cán Bóng Kim Loại (Roller Burnishing)

Cán kim loại

Cán là cho phôi đi qua khe hở giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, làm cho phôi bị biến dạng dẻo ở khe hở, kết quả là chiều dày của phôi giảm xuống, chiều dài tăng lên rất nhiều. Hình dạng mặt cắt của phôi cũng thay đổi theo mặt cắt của khe hở giữa hai trục cán.

Ví dụ: mặt cắt vuông của phôi trở thành tròn, chữ nhật… khi mặt cắt khe hở của hai trục cán là tròn, chữ nhật… Diện tích của mặt cắt ngang của sản phẩm sẽ nhỏ hơn mặt cắt ngang của phôi.

• Cán nóng: thường tiến hành ở nhiệt độ gia công nóng, do vậy kim loại có độ dẻo cao, nên năng suất cán tăng, nhưng kim loại bị ôxy hóa nên độ chính xác và độ bóng bề mặt thấp.
• Cán nguội: cán ở nhiệt độ gia công nguội, kim loại cán có tính dẻo kém, nhưng độ bóng bề mặt và độ chính xác cao. Cán nguội thường dùng cán tấm mỏng và cán hình.

Sản phẩm sản xuất bằng phương pháp cán được dùng trong mọi ngành công nghiệp (cơ khí, xây dựng, giao thông vận tải…). Tùy theo hình dáng sản phẩm cán có thể chia thành bốn nhóm chủ yếu: hình, tấm, ống, đặc biệt.

Kéo kim loại

Kéo là một quá trình gia công kim loại bằng áp lực, trong đó phôi được kéo dài qua lỗ khuôn kéo. Sau khi kéo tiết diện vật liệu gia công bị giảm còn chiều dài thì tăng lên.

Bằng phương pháp kéo, người ta có thể chế tạo được các dây, ống và các thanh định hình có đường kính rất nhỏ (Φ = 0,065mm).

Phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao, độ nhẵn bề mặt tốt và nâng cao độ bền của vật liệu. Các kim loại và hợp kim màu, thép cacbon và thép hợp kim đều có thể có được bằng phương pháp nguội.

Ép kim loại

Ép là một quá trình gia công kim loại bằng áp lực, trong đó phôi kim loại nóng được ép qua lỗ khuôn để có được hình dạng và kích thước yêu cầu cần thiết. Ưu điểm của phương pháp này là có khả năng tạo thành những sản phẩm có độ chính xác cao và năng suất cao.

Ép thường được dùng để gia công các kim loại màu và hợp kim màu, đôi khi nó cũng dùng để gia công thép và các hợp kim khác.

Phôi kim loại để ép có thể là phôi kim loại đúc hay phôi kim loại cán.

Bằng phương pháp ép người ta có thể nhận được những sản phẩm với prôfin khác nhau, trong đó có những thanh đường kính từ 5 đến 200mm, ống có đường kính trong tới 800mm và chiều dày ống từ 1,5 – 8 mm.

• Phương pháp ép thuận: Phôi được nung nóng tới nhiệt độ cần thiết và được đặt vào xilanh. Khuôn có lỗ ép được kẹp trong ống kẹp khuôn. Phía đầu xilanh có chày ép với đầu chày có thể di chuyển ở bên trong xilanh. Khi máy ép làm việc, píttông truyền áp lực cho chày ép và qua đầu chày truyền tới phôi làm cho kim loại bị biến dạng dẻo và thoát ra khỏi lỗ khuôn.
• Phương pháp ép nghịch: chày rỗng giữa và đầu là khuôn ép gắn vào. Khi chày ép vào phôi, kim loại biến dạng sẽ thoát qua lỗ khuôn đi về phía ngược với phía chuyển động của chày. Phương pháp này có ưu điểm là giảm lượng hao phí kim loại xuống tới 5 – 6% so với khối lượng của phôi (ở phương pháp thuận là 18 – 20%) và giảm lực ép xuống 25 – 30%. Tuy nhiên nó không được áp dụng rộng rãi vì cấu trúc phức tạp.

Rèn tự do

Rèn tự do là quá trình gia công kim loại bằng áp lực rèn (thông qua búa tay hoặc búa máy) để thay đổi hình dáng của phôi liệu.

Rèn là một phương pháp gia công được dùng từ lâu. Rèn là nung nóng phôi thép tới nhiệt độ trên 900oC để cho kim loại chuyển sang trạng thái dẻo rồi đặt lên đe và dùng búa đập để có được hình dáng cần thiết của sản phẩm.

Vật liệu để rèn tự do là các thỏi kim loại đúc và các phôi cán. Rèn tự do có rèn bằng tay hay bằng máy.

• Rèn tay dùng để rèn những vật có khối lượng không lớn lắm.
• Rèn máy có năng suất cao hơn rèn tay rất nhiều và có thể gia công được những vật lớn. Rèn máy được tiến hành trên búa máy. Búa máy chia làm hai loại: chạy bằng máy ép khí và chạy bằng máy hơi nước.

Rèn trong khuôn

Rèn khuôn (còn gọi là dập thể tích) là phương pháp gia công áp lực, trong đó kim loại được biến dạng hạn chế trong lòng khuôn dưới tác dụng của lực đập.

Trong khi dập nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới được bắt chặt với đe trên và đe dưới của thiết bị. Phần kim loại thừa chảy vào rãnh tạo thành ba via của vật rèn.

So với rèn tự do, rèn khuôn có đặc điểm:

• Độ chính xác và chất lượng vật rèn cao.
• Có khả năng chế tạo được những chi tiết phức tạp.
• Năng suất cao.
• Dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
• Nhưng giá thành chế tạo khuôn cao, khuôn chống mòn, vì vậy phương pháp dập khuôn chỉ thích hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối.

Dập tấm

Dập tấm là một trong những phương pháp tiên tiến của gia công áp lực để chế tạo sản phẩm từ vật liệu tấm, thép bản hoặc dài cuộn.

Dập tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, song chủ yếu gia công ở trạng thái nguội vì vậy còn gọi là dập nguội.

Dập tấm được dùng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp, đặc biệt trong công nghiệp chế tạo ô tô, máy bay, tàu thủy, chế tạo thiết bị điện, các đồ dân dụng.

Dập tấm có một số đặc điểm:

• Độ chính xác và chất lượng sản phẩm cao: dập tấm cho ta khả năng lắp lẫn cao, độ bền, độ bóng của sản phẩm cao.
• Khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao.
• Năng suất cao.

Gia công áp lực là một phương pháp được dùng nhiều trong các xưởng cơ khí để chế tạo phôi hoặc sửa chữa chi tiết máy. Sản phẩm của nó còn dùng nhiều trong các ngành xây dựng, cầu đường, hàng tiêu dùng…