Giới thiệu giáo trình ” Giáo Trình Công Nghệ Chế Tạo Phôi “
4. PHÂN LOẠI, ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CÁC LOẠI PHÔI, ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA CÁC DẠNG PHÔI
4.1. Phân loại
Hiện nay, trong sản xuất sư 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 công nghệ 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.
4.2. Đặc điểm của các phương pháp chế tạo phôi
a) Phương pháp chế tạo phôi đúc
Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại lòng vào trong lòng khuôn có hình dạng và kích thước nhất định. Sau khi kim loại đông dặc trong 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 thẻ 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 dạt dộ 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 dục 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 dúc ra cao hơn khuôn cát. Mặt khác vật đúc có tính cơ học của lớp bề mặt tốt hơn.
Với khuôn kim loại và phương pháp điền đầy kim loại lóng 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 dúc đặc biệt đã giới thiệu trong giáo trình cơ khí đại cương. Tóm lại, tuỳ theo mà ta có thể thu được vật dục có chất lượng khác nhau, năng suất khác nhau và do đó tính kinh tế cũng khác nhau. Tuy nhiên chúng có một đặc diêm 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 máu, vật liệu phi kim (như chất dẻo)….
– So với các dạng phôi khác, phòi 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 dến vài trăm tấn). Vì vậy, hầu hết các loại thân máy, vỏ động cơ, giá đỡ…. dều dược chế tạo từ phương pháp đúc.
– Quy trình công nghệ nói chung đơn giản, vốn đầu tư ít, nên giá thành vật đúc hạ.
– Ngoài một vài phương pháp đúc chính xác, nói chung phòi đúc có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém. lượng dư gia công cắt lớn, hao tốn kim loại nhiều….
Về mặt chất lượng vật đúc. nói chung kém so với các loại phôi khác, vì quá trình hình thành vật đúc thường gây ra các khuyết tật như rỗ co, lõm co. rỗ khi, rỗ xì, nứt…. làm giảm cơ tỉnh và các tính chất khác.
Nhin chung phôi đúc là phôi được sử dụng rộng rãi trong mọi ngành công nghiệp, khối lượng vật đúc trung bình chiểm khoảng 40 – 80% tổng khối lượng của máy móc, riêng ngành chế tạo máy khối lượng vật đúc chiếm tới 90% mà giá thành chỉ chiếm 20 – 25%.
b) Phương pháp chế tạo phôi rèn, dập
Gia công rèn, dập (hoặc gia công biến dạng) có nhiều phương pháp khác nhau, chúng dùng dễ chế tạo ra các phôi trên cơ sở lợi dụng tính dẻo của vật liệu làm vật liệu biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực để tạo ra hình dáng và kích thước nhất định.
So với các phương pháp chế tạo phôi đúc hoặc hàn, gia công rèn, dập có các ưu điểm sau:
– Vật liệu (kim loại) biến dạng ở thể rắn, nên sau khi gia công không những thay đôi hình dạng, kích thước của vật liệu mà còn thay đổi cả cơ, lý hóa tính của vật liệu như kim loại mịn chặt hơn, hạt đồng đều hơn, cơ tỉnh cao.
– Chất lượng bề mặt cao hơn. do đó giảm dược lượng tiêu hao kim loại.
– Giảm được các khuyết tật của vật đúc (như rỗ khí, rỗ co,…).
– Một số phương pháp rèn, dập (dập thể tích, ép chày,…) cho năng suất cao hơn.
Tuy nhiên cũng còn một số đặc điểm so với đúc và hàn là phạm vi khối lượng của phôi gia công rèn, dập bị hạn chế – không thể gia công được các chi tiết quá lớn. Mặt khác độ phức tạp của hình dáng cũng bị hạn chế..
So sánh với gia công cắt gọt, gia công rèn, dập có ưu điểm là cơ tính của sản phẩm cao hơn do tổ chức kim loại được tạo nên ở dạng thờ (đẳng hưởng). Tuy nhiên độ chính xác thấp và độ bóng bề mặt kém nhiều.
Nói tóm lại gia công rèn, dập hiện nay có một vị trí rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Các phôi gia công rèn, dập được sử dụng rất nhiều (dặc biệt đối với các chi tiết máy chịu tải trọng động), ví dụ, 60 – 80% trọng lượng các chi tiết máy của đầu máy xe lửa, ô tô,… được chế tạo từ phôi rèn, dập.
