Bài 5 GCKL | Bài giảng Cơ khí đại cương

5.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI 5.1.1. Thực chất
 GCKL bằng áp lực là làm biến dạng KL ở thể rắn nhờ KL có tính dẻo.
Sau khi gia công ta thu được SP có hình dạng và kích thước yêu cầu.
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204 Khung xe ô tô
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204 5.1.2. Đặc điểm
 Làm bd KL ở thể rắn  Độ mịn chặt của KL  và cơ tính .
 Có thể khử được các khuyết tật của đúc như rỗ khí, rỗ co.
 Có thể biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, có thể tạo nên các thớ uốn, xoắn
khác nhau  Cơ tính .
 Độ chính xác cao hơn đúc: Một số SP ko cần qua GC cơ khí.
VD: Dập bình xăng xe máy  Đưa vào sử dụng ngay.
 Xô lệch mạng tinh thể  bề mặt KL biến cứng nguội  Độ cứng và độ bền .
 Dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
 Nhược điểm: Trang bị máy móc, thiết bị đắt tiền.
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204 Xô lệch mạng tinh thể
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
Nguyên công: Chồn, thay đổi hướng thớ KL
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204 5.1.3. Phân loại
Người ta phân làm 2 loại:
 Nhóm 1: Thường đặt trong các XN luyện kim: Cán, kéo sợi, ép.
 Nhóm 2: Trong các nhà máy CK: Rèn tự do, dập thể tích, dập tấm.
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
5.2. Khái niệm về sự biến dạng của KL và HK
 Khi tác dụng ngoại lực vào KL thì KL bị biến dạng.
 Bd của KL bao gồm: bd đàn hồi, bd dẻo và bd phá hủy.
5.2.1. Biến dạng đàn hồi
 Khi td lực, KL bị bd. Khi bỏ lực, bd mất F
đi, KL trở lại trạng thái ban đầu.  P P Bd P
đàn hồi là bd tỉ lệ thuận với lực td. L
Đoạn OA: Bd đàn hồi; Đoạn AC: Bd
dẻo; Đoạn CD: Bd phá hủy. C D A
 Nguyên nhân của bd đàn hồi: Do B
lực td tương hỗ của các ng/tử. L O
 Khi ta kéo  Các ng/tử xuất hiện
lực hút đưa nó về trạng thái ban đầu. Hình 5.1. Biểu đồ Hooke
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
5.2.2. Biến dạng dẻo
 Là bd khi td lực thì KL bị bd. Khi bỏ lực còn tồn tại một đoạn bd dư.
 Bd dẻo gồm: Bd của đơn tinh và bd của đa tinh.
5.2.2.1. Biến dạng của đơn tinh
 Đơn tinh là hạt KL có mạng tinh thể đồng nhất.
 Bd của đơn tinh xảy ra dưới 2 hình thức: Hình 5.2.
1) Sự trượt: Khi td lực vào KL  Bên trong các phần tử KL  chịu 2 loại ƯS:    ƯS pháp tuyến: P  = F
ƯS này chỉ gây nên bd đàn hồi hoặc phá hủy. 
 ƯS tiếp tuyến : Làm cho các tinh thể KL trượt lên nhau.
Trượt là QT dưới td của ƯS tiếp, các lớp KL có hiện tượng trượt lên nhau theo
các mặt gọi là mặt trượt. P  Mặt trượt Trước khi bd Hình 5.3. Sự trượt  Sau khi bd P
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
 Đặc điểm của hiện tượng trượt:   
 Hiện tượng trượt chỉ xảy ra khi ƯS tiếp [ ] th
Giá trị tới hạn này phụ thuộc vào vật liệu, To, tốc độ bd,... Hình 5.4.
 Sự trượt này chỉ xảy ra ở mặt nào có nhiều ng/tử nhất và
theo những hướng có nhiều ngtử nhất.
 Khi trượt các ng/tử di động 1 số nguyên lần.
 Sự trượt xảy ra từ từ, lần lượt từ mạng này qua mạng khác. 2) Song tinh
Dưới tác dụng của ƯS tiếp trong tinh thể có những bộ phận của mạng tinh thể vừa
trượt vừa xoay tương đối với 1 mặt gọi là mặt song tinh.
Trong đó các mặt tinh thể  mặt song tinh xảy ra sự trượt tương đối với mặt
song tinh. Những mặt thẳng góc với mặt song tinh thì quay quanh trục tương đối so với mặt song tinh. Trước khi bd Sau khi bd Hình 5.5. Sự song tinh
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
 Đặc điểm của hiện tượng song tinh:
 Song tinh chỉ xảy ra khi ƯS tiếp  vượt qua trị số tới hạn.
 Xảy ra do lực td đột ngột (va đập) tại nơi có ƯS tập trung.
 Biến dạng dư của song tinh nhỏ.
5.2.2.2. Biến dạng của đa tinh
 Đa tinh gồm nhiều đơn tinh.
 Biến dạng của đa tinh gồm: Trượt
 Biến dạng trong nội bộ đơn tinh: Song tinh
 Trượt và quay giữa các hạt: Thường xảy ra ở to cao vì khi đó vùng tinh giới chảy ra.
 Biến dạng do các lý do khác:
➢ Sự vỡ nát của hạt.
➢ Bd do những nguyên nhân lý hóa khác (đặt nó trong từ trường nó
cũng bd, dao động nhiệt, …).
 Trong GCAL ta cần bd dẻo: Nhanh chóng vượt qua miền bd đàn hồi để sang miền bd dẻo.
5.2.3. Biến dạng phá hủy
 Khi lực td vượt quá gh cho phép lúc đó lực ko tăng nữa nhưng bd vẫn tăng  Bd phá hủy.
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
5.3. A’/hưởng của GCAL đến tổ chức và t/c KL
5.3.1. Gia công nóng và gia công nguội 1) Gia công nóng
Là GC ở To lớn hơn To kết tinh lại ( 0,4 To chảy; thép là 727oC).
 Đặc điểm:  Tính dẻo cao, KL dễ bị bd, dễ tạo được các tổ chức thớ, ko tốn lực và công bd.
 Tuy nhiên độ c/x và độ bóng ko cao, KL dễ bị oxi hóa và mất than (thoát cac bon).
 Ư/d: GC nóng thường dùng khi GC thô.
2) Gia công nguội: Là GC ở To thấp hơn To kết tinh lại.
 Đặc điểm: KL có tính dẻo thấp, khó bd, tốn lực và tốn công bd, KL dễ
bị biến cứng (mạng tinh thể vỡ nát ra). Nhưng độ c/x, độ nhám và chất lượng bm cao.
 Dùng để GC tinh.
5.3.2. A’/hưởng của GCAL đến tổ chức và cơ tính
 GCAL a’h’ lớn đến tổ chức và cơ tính của KL.
 GCAL làm cho độ mịn chặt KL . Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ. Có
khả năng tạo các thớ uốn, xoắn  Làm cho cơ tính tăng.
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204 Xưởng cán thép
Gia công nóng chi tiết dạng vòng xuyến
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
Gia công nóng chi tiết dạng lò xo
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
Nguyên công: Chồn, thay đổi hướng thớ KL
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
 Chú ý: Vận dụng tính năng của tổ chức thớ, khi thiết kế c/tiết phải để lực
kéo  thớ, lực cắt thẳng góc với thớ. Tránh cắt đứt thớ khi GC.
 VD: Chế tạo bu lông chịu lực dùng các phương pháp:
a) Cắt gọt  Thớ bị cắt ngang. Làm việc chịu ƯS dọc thớ  Bị đứt.
b) Rèn bằng cách vuốt phần thân  Các thớ (ở phần mũ bu lông) có xu
hướng vuông góc với ƯS tiếp  Khi xiết bu lông chịu lực tốt.
c) Chồn một đầu  Thớ ở phần mũ tốt nhất  Chịu lực tốt nhất. a) Cắt gọt b) Vuốt phần thân b) Chồn
Hình 5.6. Các phương pháp chế tạo bu lông
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204 Tạo thớ
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
5.3.3. A’/hưởng của GCAL đến lý hóa tính
1) Lý tính: GCAL làm thay đổi sự phân bố từ trường trong KL  Giảm tính
dẫn điện (tăng điện trở),  tính dẫn nhiệt,  tính dẫn từ.
2) Hóa tính: GCAL làm  hoạt tính hóa học của các ng/tử  KL dễ bị
ăn mòn. Vì sau khi GCAL mạng tinh giới bị vỡ   hoạt tính (làm cho
các chất khác dễ len lỏi vào mạng)
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204 5.4. Nung nóng KL khi GCAL
5.4.1. Mục đích và các hiện tương xảy ra khi nung 1)Mục đích:
Nhờ dao động nhiệt làm suy yếu các lực liên kết  Trở lực , tính dẻo .
2) Các hiện tượng xảy ra khi nung:
❖ Sự ôxi hóa bề mặt: làm sạch
❖ Quá nhiệt: giảm tính dẻo, hạt thô; Ủ lại
❖Cháy : Cháy tinh giới hạt; không thể khắc phục ❖Thoát C: Thấm C
❖Nứt : khó khắc phục
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
5.4.2. Nung nóng KL khi GCAL
1) Mục đích và các hiện tượng xảy ra khi nung:
Nhờ dao động nhiệt làm suy yếu các lực liên kết  Trở lực , tính dẻo . 2) Chế độ nung a) Nhiệt độ nung thép:
 To bắt đầu gia công = Tochảy – 150oC  To kết thúc GC:
 Thép C < 0,8%: Tonung = ToA3 + (2040)oC
 Thép C > 0,8%: Tonung = To + (4050)oC A1 b) Thời gian nung: t =  k D D Gạch chịu lửa
D - Đường kính hoặc k/t của phôi [m];  - Hệ số xếp phôi; Buồng nung Buồng đốt k - Hệ số vật liệu; 3) Lò nung
a) Lò phản xạ: Đốt = nhiên liệu rắn, lỏng, khí. Vật nung
Gồm 2 buồng: Buồng đốt + Buồng nung. Hình 5.7.
Đ2: to nung đều và KL ít bị cháy. Khống chế to nung khó.
b) Lò điện: Dùng điện trở. Chỉ dùng trong điều chỉnh to c/x.
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204
5.5. Cán, kéo sợi, ép 5.5.1. Cán
5.5.1.1. Thực chất, đặc điểm
 Cán là QT cho phôi KL đi qua khe hở giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau.
 Nhờ ma sát giữa trục cán và phôi mà KL được bd liên tục. KQ làm
chiều cao , chiều dài và chiều rộng .
 Để đánh giá mức độ cán ng/ta dùng các chỉ tiêu k/thuật sau: H ➢ Hệ số bd:  = 0
H - Chiều cao trước khi cán; 0 h h 1 1 - Chiều cao sau khi cán. l L Hay:  = 1
0 - Chiều dài trước khi cán; L l 0 1 - Chiều dài sau khi cán. Thường:  = 1,1  1,3
➢ Lượng ép: h = H0 – h1 = D (1-cos )
D - Đường kính trục;  - Góc ăn.
DWE / Vo Van Phong , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84. (04). 8692204