Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ kim lo¹i 2 l−u ®øc hßa
Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa - 2008
1
Kỹ thuật gia công biến dạng
chương 1: Khái niệm chung
1.1. Thực chất và đặc điểm
1.1.1. Thực chất
Gia công biến dạng là một trong những phương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết
máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúc hoặc gia công cắt gọt. Gia
công biến dạng thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái
nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đến quá giới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm thay đổi
hình dạng c
ủa vật thể kim loại mà không phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng.
1.1.2. Đặc điểm
Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia công không những thay đổi hình dáng, kích
thước mà còn thay đổi cả cơ, lý, hoá tính của kim loại như kim loại mịn chặt hơn, hạt
đồng đều, khử các khuyết tật (rỗ khí, rỗ co v.v ) do đúc gây nên, nâng cao cơ tính và
tuổi bền của chi tiết v.v
GCBD là một quá trình sản xuất cao, nó cho phép ta nhận các chi tiế
t có kích thước
chính xác, mặt chi tiết tốt, lượng phế liệu thấp và chúng có tính cơ học cao so với các vật
đúc. Gia công biến dạng cho năng suất cao vì có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá
cao.
1.1.3. Công dụng: Sản phẩm của GCBD được dùng nhiều trong các xưởng cơ khí; chế
tạo hoặc sửa chữa chi tiết máy; trong các ngành xây dựng, kiến trúc, cầu đường, đồ dùng
hàng ngày, trong ngành chế tạo máy bay, ngành ôtô và ngành chế tạo máy điện.
1.2. Biến dạng dẻo của kim loại
1.2.1. Biến dạng dẻo của kim loại
a/ Khái niệm về biến dạng của kim loại
Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại sẽ biến
dạng theo 3 giai đoạn nối tiếp nhau:

ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại
dịch chuyển không quá một thông số mạng (b), nếu thôi tác dụng lực, mạng tinh thể lại
trở về tr
ạng thái ban đầu.
Biến dạng dẻo: khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi, kim
loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh.
Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn
lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (c). Trên mặt trượt, các
nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đố
i với nhau một khoảng đúng bằng số nguyên
lần thông số mạng, sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng mới, bởi
vậy sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu.

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vị trí mới
đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳ
ng gọi là mặt song tinh (d). Các nguyên tử
kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh.
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra

xuất hiện các mặt trượt thuận lợi m
ới, giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát
triển.
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại
a/ Thành phần và tổ chức kim loại: Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh
thể, lực liên kết giữa các nguyên tử khác nhau do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau,
chẳng hạn đồng, nhôm dẻo hơn sắt. Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc
một pha dẻo hơn h
ợp kim có cấu trúc nhiều pha.
b/ Nhiệt độ: Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại
khi tăng nhiệt độ, tính dẻo tăng. Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử
tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho
tổ chức đồng đều hơn. Khi ta nung thép từ 20÷100
0
C thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ
100÷400
0
C độ dẻo giảm nhanh, quá nhiệt độ này thì độ dẻo tăng nhanh.
c/ Ưng suất dư: Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô
lệch mạng tăng, ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh
d/ Trạng thái ứng suất chính: Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu
ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khi chị
u ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu
ứng suất kéo.
1.3. bốn định luật cơ bản trong gia công biến dạng
1.3.1. Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo
"Khi biến dạng dẻo của kim loại xảy ra đồng thời đã có biến dạng đàn hồi tồn tại".
Quan hệ giữa chúng qua định luật Hooke. Khi biến dạng kích thướ
c của kim loại so với
kích thước sau khi thôi tác dụng lực khác nhau, nên kích thước của chi tiết sau khi gia

+
δ
3
= 0
với: δ
1
, δ
2
, δ
3
- biến dạng thẳng hoặc ứng biến chính. Vậy có kết luận:
- Khi tồn tại cả 3 ứng biến chính thì dấu của 1 ứng biến chính phải khác dấu với
dấu của 2 ứng biến chính kia, và trị số bằng tổng của 2 ứng biến chính kia.
- Khi có 1 ứng biến chính bằng 0, hai ứng biến chính còn lại phải ngược dấu và giá
trị tuyệt đối của chúng bằng nhau.
ví dụ: Khi ch
ồn 1 khối kim loại thì độ cao giảm đi (δ
1
< 0) do đó:
δ
2
+
δ
3
=
δ
1
→
δ
δ
Giáo trình: công nghệ kim loại 2 lu đức hòa
Trờng đại học Bách khoa - 2008
5 Chng 2:
Nung núng kim loi
2.1. Mc ớch nung núng
Nung núng kim loi trc khi GCBD nhm nõng cao tớnh do v gim kh nng
chng bin dng ca chỳng, to iu kin thun tin cho quỏ trỡnh bin dng.
2.2. mt s vn xy ra khi nung
2.2.1. Nt n
Hin tng nt n xut hin bờn ngoi hoc bờn trong kim loi, nguờn nhõn l do
ng sut nhit sinh ra vỡ s nung khụng u, tc nung khụng hp lý v.v ng sut
nhi
t ny cựng vi ng sut d sn cú ca phụi (cỏn, ỳc) khi vt qua gii hn bn ca
kim loi s gõy ra nt n. (i vi thộp thng xy ra nt n t
0
< 800

2
, CO
2
, H
2
O, H
2
Chỳng tỏc
dng vi cỏcbớt st Fe
3
C ca thộp:
2Fe
3
C + O
2
= 6Fe + 2CO; Fe
3
C + CO
2
= 3Fe + 2CO
Fe
3
C + H
2
O = 3Fe + CO + H
2
; Fe
3
C + 2H
2

gim nhiu, cú th to nờn nt n khi gia cụng hoc gim tớnh do ca chi tit sau ny.
i vi thộp cacbon nhit quỏ nhit di ng c khong 150
0
tr lờn (t
0
qn
> t
o
c
-
150
0
C). Hin tng ny c khc phc bng phng phỏp . Vớ d: Thộp cỏcbon
750 ữ 900
0
C, nhng vi thộp hp kim thỡ rt khú khn.

2.2.5. Hin tng chỏy
Khi kim loi nung trờn nhit quỏ nhit (gn ng c) vt nung b phỏ hu tinh
gii ca cỏc ht do vựng tinh gii b ụxy hoỏ mónh lit. Kt qu lm mt tớnh liờn tc ca
kim loi, dn n phỏ hu hon ton bn v do ca kim loi.
2.3. Ch nung kim loi
2.3.1. Chn khong nhit nung
i v
i thộp cỏcbon da trờn gin Fe-C chn khong nhit GCBD.
min
%c
b)
0,8
2,1
%c
t
0
C

O
a)
0,8
1,7
1350
1100
800
vựng gcal
v.quỏ nhit
vựn
g
chỏ
y

vựn
g
bin cn
g

Giáo trình: công nghệ kim loại 2 lu đức hòa

Lũ ny n gin, r tin nhng khụng
khng ch c nhit , nng sut nung
thp, hao tn kim loi nhiu, nhit vt
nung khụng u v.v ch dựng trong cỏc
phõn xng sa cha nung vt nh.
2.4.2. Lũ bung (lũ phn x)
L lũ cú nhi
t khong khụng
gian cụng tỏc ca lũ ng nht. Lũ bung
l mt bung kớn, khng ch c nhit
nung, cú th xp nhiu phụi, s hao
phớ kim loi ớt, phụi khụng trc tip tip
xỳc vi nhiờn liu. Lũ bung thuc loi
lũ hot ng chu k, cú th dựng nhiờn
liu (than ỏ, khớ t, du) hoc in tr.
1
2
3
4
5 6
7
8
9
10
H.2.3. Lũ bung dựng nhiờn liu rn
1
2
5
4
3

nhng t tin do thit b phc tp v tn
nng lng in. Vỡ th nờn ch dựng
nhng vt nung yờu cu k thut cao, nht
l cỏc kim loi quý.
a/ Lũ in tr: Cú th thay dõy in
tr bng cỏc cc than.
b/ Lũ cm ng: Cho dũng in cao tn (c to nờn bi mỏy phỏt cao t
n) thỡ
trong vt nung s phỏt sinh dũng in cm ng v do hiu ng mt ngoi nờn dũng in
cm ng ch yu phõn b trờn mt ngoi v lm vt núng lờn. Chiu dy c nung
núng ca chi tit c tớnh:
=5030

à
f
(mm). Trong ú: - b dy chi tit c nung;
- in tr riờng ca vt nung (ụm.mm).
à- h s t thm tng i;
f- tn s dũng in (Hz).
1
2
3
4
5
6
7
H.2.5. Lũ in tr
1.u ni in; 2. dõy in tr; 3. nhit k;
4. np y; 5. phụi nung; 6. ghi lũ; 7. ca lũ
Formatted: Bullets and Numbering

Comment [TH1]: