I. Mở đầu.
Như chúng ta đã biết gia công kim loại bằng áp lực là một ngành
cơ bản trong cơ khí. Công nghệ gia công kim loại cho phép chúng
ta tạo ra các sản phẩm có hình dáng, kích thước, chủng loại khác
nhau và rất đa dạng nhằm phục vụ nhu cầu của con người trong
cuộc sống hàng ngày. Vì vậy, để hiểu rõ hơn về gia công kim loại
bằng áp lực và các phương pháp gia công của nó em tiến hành tìm
hiểu đề tài: “ Tìm hiểu về gia công kim loại bằng áp lực”
II. Nội dung
2.1. Khái niệm, đặc điểm và phương pháp về gia công kim loại
bằng áp lực
2.1.1. Khái niệm: Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp
làm biến dạng phôi để tạo nên những sản phẩm có hình dạng và
kích thước theo yêu cầu.
Sản phẩm của gia công kim loại bằng áp lực được dung nhiều
trong nghành chế tạo máy, trong các ngành điện, điện tử, tin học,
xây dựng, kiến trúc cầu đường, và trong công nghiệp chế tạo hàng
tiêu dung…
2.1.2. Đặc điểm
- Kim loại gia công ở thể rắn,sau khi gia công không những tay
đổi hình dáng, kích thước mà cồn thay đổi cả tính cơ tính, lý tính,
hóa tính của kim loại như kim loại mịn chặt hơn, hạt đồng đều, khử
1
các khuyết tật do đúc gây nên như rỗ khí, rỗ co…, nâng cao cơ tính
và tuổi bền của chi tiết…
Ví dụ: Kim loại tạo thành thớ sau khi cán, kéo, kim loại mịn chặt
hơn do lực ép khi dập
-Gia công áp lực có thể thực hiện ở trong trạng thái nguội đối với
kim loại có tính dẹo cao như đồng, nhôm…Để tăng tính dẹo người
ta phải tiến hành nung nóng trước khi gia công đối với kim loại
khó biến dạng, kim loại có độ bền cao. Khi nung nóng có thể xảy

Kéo kim loi l quá trình kéo phôi kim loại qua lổ khuôn l m
cho tiết diện ngang của phôi giảm v chiều d i tăng. Hình dáng v
kích th ớc của chi tiết do lổ khuôn kéo quyết định .
Đặc điểm
- Kéo sợi có thể tiến h nh ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội.
- Có thể kéo hầu hết vật liệu kim loại m u, kim loại đen, chất
dẻo,
- Có thể kéo các sản phẩm đặc hay rỗng
3
- Độ bóng, độ chính xác cao; cơ tính đ ợc nâng cao.
- Nh ợc điểm : Khuôn mau mòn v mòn không đều gây h hỏng
sản phẩm; sản phảm dễ bị biến cứng nên khi kéo nhiều lần cần phải
nhiệt luyện.
Công dụng:
- Kéo sợi dùng để chế tạo các thỏi, ống, sợi bằng thép v kim loại
m u.
- Kéo sợi còn dùng gia công tinh bề mặt ngo i các ống cán có mối
h n v một số công việc khác.
c. Phng phỏp ộp kim loi: ẫp kim loại l ph ơng pháp l m
biến dạng kim loại khi đi qua khuôn ép có hình dạng v kích
th ớc theo yêu cầu.
Đặc điểm: Trạng thái ứng suất khi ép l nén khối nên có thể ép
các vật liệu kém dẻo, Chất l ợng sản phẩm ép cao. Nh ợc điểm
l lực ép lớn, ma sát lớn, nhiệt độ cao nên khuôn mau mòn. khó
điền đầy khi ép khuôn phức tạp; hao phí nhiều kim loại.
Yêu cầu vật liệu chế tạo khuôn kép phải bền, chịu m i mòn.
Th ờng sử dụng thép hợp kim có chứa W, V, Mo, Cr v.v hoặc
hợp kim cứng
d. Phng phỏp rốn t do. Rèn tự do l một ph ơng pháp gia
công áp lực m kim loại biến dạng tự do ra các phía v chỉ bị

pháp gia công kim loại bằng áp lực để chế tạo các sản phẩm hoặc
chi tiết từ vật liệu tấm, hoặc dãi, cuộn, băng m chiều d y của phôi
ít thay đổi hay thay đổi không đáng kể trong quá trình gia công.
c im chung ca dp tm: Chuyển động của thiết bị đơn giản.
Có thể ho n th nh công việc phức tạp bằng một động tác đơn giản
của máy dập. Chế tạo đ ợc những chi tiết phức tạp, nhất l những
chi tiết có th nh mỏng. Sản phẩm có độ chính xác cao về kích
th ớc, hình dạng v đa số không yêu cầu gia công cơ tiếp theo.
Độ lấp lẫn tốt; Sản phẩm dập có cấu trúc đảm bảo bền , cứng, nhẹ
l ợng tiêu hao ít kim loại .Tiết kiệm đ ợc kim loại, ít phế liệu;
Năng suất lao động cao nhờ có trang bị các cơ cấu tự động hoá v
cơ khí hoá cao nên không cần công nhân có trình độ chuyên môn
cao. ( 30.000 - 40.000 sp/1 ca/ 1 khuôn). Điều kiện l m việc của
ng ời công nhân đ ợc cải thiện;
Do có những u điểm trên m ng y nay dập tấm đang đ ợc sử
dụng rất rộng rãi ở n ớc ta cũng nh trên thế giới.
2.2- Ngoi lc, ni lc v biến dạng của kim loại trong gia
cụng kim loi bng ỏp lc
2.2.1 Ngoại lực v nội lực trong gia công áp lực
6
a. Ngoại lực: Lực tác dụng chính , phản lực, lực quán tính , lực ma
sát
Lực tác dụng chính: l lực tác dụng lên kim loại l m biến dạng nó
thông qua dụng cụ gia công: đầu búa, khuôn rèn, . . .
Nhiều lực tác dụng chính có thể quy về 1 lực tổng hợp.
Biến dạng của vật phụ thuộc v o: c ờng độ lực, ph ơng chiều
v điểm đặt của lực tác dụng.
Phản lực v lực ma sát
Phản lực (R): l lực luôn thẳng góc với mặt tựa v ng ợc chiều
với lực tác dụng chính. Phản lực th ờng sinh ra trên bộ phận cố

tổ chức kim loại bị thay đổi; do tác dụng của các hiện t ợng lý
hoá;
Nội lực có khả năng l m giảm độ bền, l m ảnh h ởng đến khả
năng l m việc của kết cấu cho nên sau khi gia công cần khử bỏ các
nội lực. Nội lực có thể khử bỏ hoặc giảm băng các ph ơng pháp
nhiệt luyện hoặc gia công cơ học.
2.2.2 Khái niệm về các loại biến dạng
Trong quá trình gia công ng ời ta lợi dụng biến dạng dẻo của kim
loại để tạo ra những sản phẩm có hình dạng v kích th ớc theo
yêu cầu. Để xác định quy trình công nghệ gia công hợp lý v khoa
học chúng ta cần biết cơ sở lý thuyết của quá trình biến dạng kim
loại khi gia công.
8
Sự tạo nên hình dáng của vật thể hay sản phẩm phụ thuộc v o mức
độ biến dạng của kim loại . Trong gia công áp lực có ba loại biến
dạng: biến dạng đ n hồi, biến dạng dẻo v biến dạng phá huỷ.
a- Biến dạng đn hồi : l biến dạng m sau khi thôi tác dụng nó sẽ
trở về trạng thái ban đầu của vật thể.
b- Biến dạng dẻo : l biến dạng m sau khi khử bỏ lực tác dụng
kim loại không trở về hình dạng v trạng thái ban đầu của nó. Khi
ta tác dụng v o vật thể một lực, vật thể bị biến dạng. L ợng biến
dạng còn tồn tại sau khi ta khử bỏ tải trọng gọi l biến dạng d .
Biến dạng d xuất hiện khi ứng suất bên trong vật thể v ợt quá
giới hạn đ n hồi. Quá trình biến dạng d m trong đó trên các
phần của vật thể không có sự phá huỷ thô đại (nứt nẻ) gọi l quá
trình biến dạng dẽo. Trong biến dạng dẻo luôn tồn tại biến dạng
đ n hồi, nên ta cần tính đến l ợng biến dạng n y khi thiết lập quy
trình gia công cho hợp lý .
c- Biến dạng phá huỷ : l biến dạng m sau khi khử bỏ lực tác
dụng trên bề mặt kim loại tồn tại các vết nứt thô đại hay kim loại bị

hay biến dạng phá huỷ.
10
- D ới tác dụng của lực P không thẳng góc với mặt phẳng tr ợt
(mặt phảng tinh thể) lực P đ ợc phân ra hai th nh phần:
+ Theo ph ơng pháp tuyến
+ Theo ph ơng tiếp tuyến;
- P
1
thẳng góc với mặt tr ợt gây ra ứng suất pháp ( tải trọng kéo
nén thuần tuý) v do đó nó chỉ gây ra biến dạng đ n hồi .
- Lực P
2
nằm trên mặt tr ợt (ứng suất tiếp) l lực xê dịch gây nên
sự tr ợt & l lực duy nhất gây nên biến dạng d . D ới tác dụng
của phân lực P
2
các lớp nguyên tử sẽ tr ợt lên nhau . Theo hình
thức tr ợt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần
còn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng n y gọi l mặt
tr ợt (c). Trên mặt tr ợt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển
t ơng đối 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.
Nh vậy:
- Tr ợt l nguyên nhân cơ bản gây nên biến dạng dẽo. ứng suất
tiếp lớn nhất m đạt đ ợc sự tr ợt gọi l ứng suất tiếp tới hạn .
- Những mặt phẳng của mạng tinh thể xảy ra sự tr ợt gọi l mặt
tr ợt .
- Sự tr ợt xảy ra một cách tuần tự từ mặt tr ợt n y đến mặt tr ợt

2.3.1 Hiện tợng biến cứng
Trong quá trình biến dạng dẻo phát sinh ra các hiện t ợng sau:
Thay đổi hình dạng của đơn tinh thể của đơn tinh thể. H ớng của
đa tinh thể thay đổi từ vô h ớng quay về trục tác dụng của lực tác
dụng do đó tinh thể bị kéo d i theo h ớng đó từ vô h ớng
th nhcó h ớng nhất định. Gây nên ứng suất d - do biến dạng
không đều cùng lúc & biến dạng trong nội bộ hạt tinh thể không
đều. Các ứng suất n y có thể tồn tại v l m cho vật thể bị cong
vênh, nứt sau khi biến dạng.
2.3.2 Hiện tng biến mềm. L quá trình biến kim loại từ trạng
thái mất cân bằng có thế năng tự do cao (do biến cứng) về trạng
thái cân bằng (có thế năng bé) nhờ sự nung nóng , tạo điều kiện
phục hồi liên kết do sự nát vụn trong kim loại. Tuỳ theo nhiệt độ
nung nóng quá trình biến mềm có thể chia th nh 2 giai đoạn:
2.3.3 Giai đoạn phục hồi. Nhờ sự nung nóng đến nhiệt độ nhất
định , các nguyên tử bắt đầu dao động v trở về vị trí cân bằng bền,
phục hồi lại lý tính cơ tính v hoá tính nh cũ. Giai đoạn n y
không l m thay đổi h ớng v hình dạng của đơn tinh thể cũng
nh không thể phục hồi sự phá hoại do sự biến dạng gây nên giữa
các đơn tinh thể m chỉ khử đ ợc ứng suất d . còn cấu trúc mạng
tinh thể không có sự thay đổi.
13
2.3.4 Giai đoạn kết tinh lại. l quá trình m trong đó nhờ tác
dụng của nhiệt độ, cấu trúc cảu mạng tinh thể bị thay đổi , nảy nở
v phát triển nhiều mầm mới .
Đối với kim loại nguyên chất: T
k.t.l.
>= 0,4 T
nc
Kết quả của quá trình kết tinh lại

khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng l m cho tổ chức đồng
đều hơn. Một số kim loại v hợp kim ở nhiệt độ th ờng tồn tại ở
pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thù hình th nh pha có
độ dẻo cao. Khi ta nung thép từ 20 100
0
C thì độ dẻo tăng chậm
nh ng từ 100 400
0
C độ dẻo giảm nhanh, độ giòn tăng (đối với
thép hợp kim độ dẻo giảm đến 600
0
C), quá nhiệt độ n y thì độ dẻo
tăng nhanh. ở nhiệt độ rèn nếu h m l ợng cácbon trong thép c ng
cao thì sức chống biến dạng c ng lớn.
2.4.3 ảnh hởng của ứng suất d
Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch
mạng tăng, ứng suất d lớn l m cho tính dẻo kim loại giảm mạnh
(hiện t ợng biến cứng). Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25 -
0,30T
nc
(nhiệt độ nóng chảy), ứng suất d v xô lệch mạng giảm
15
l m cho tính dẻo kim loại phục hồi trở lại (hiện t ợng phục hồi).
Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4T
nc
trong kim loại bắt đầu xuất hiện
quá trình kết tinh lại, tổ chức kim loại sau kết tinh lại có hạt đồng
đều v lớn hơn, mạng tinh thể ho n thiện hơn nên độ dẻo tăng.
2.4.4 ảnh hởng của trạng thái ứng suất chính
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh h ởng đáng kể đến tính


17
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình cơ khí đại cương. Chủ biên: Đào Quang Kế
2.
3. côngkimloạibằng áp lực.html
18