LỜI NĨI ĐẦU
Cơng nghệ gia cơng kim loại bằng áp lực là phương pháp gia công dựa trên sự
biến dạng dẻo của vật liệu, hiện nay công nghệ gia công này chiếm một vị trí quan
trọng với tỷ trọng ngày càng tăng trong sản xuất cơ khí. Các sản phẩm của công nghệ
gia công áp lực rất đa dạng và phong phú, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống xã
hội cũng như trong các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: hàng kim khí gia dụng,
luyện kim, xây dựng, chế tạo máy, giao thông vận tải, .v.v… Ngồi các phương pháp
gia cơng truyền thống tạo ra bán thành phẩm và tạo phơi như rèn, cán, ép cịn kể đến
những phương pháp gia công tạo các sản phẩm hồn chỉnh khơng cần phải gia cơng
tiếp theo như các sản phẩm của phương pháp dập tấm. Công nghệ gia công kim loại
bằng áp lực trở thành công nghệ quan trọng và được phát triển nhanh chóng vì
phương pháp này có nhiều ưu điểm nổi bật là tiết kiệm nguyên vật liệu, có năng suất
cao và có thể cải thiện được tính chất của vật liệu thơng qua biến dạng của chúng.
Giáo trình này sử dụng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành cơ khí, nhằm cung
cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về nguyên lý và các phương pháp gia công
kim loại bằng áp lực.
Nội dung giáo trình gồm 5 chương:
Chương 1. Nguyên lý gia cơng kim loại bằng áp lực: Trình bày về ngun lý gia
công kim loại bằng áp lực và những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của
kim loại.
Chương 2. Cán, kéo, ép: Trình bày đặc điểm và công nghệ cán, kéo, ép kim loại.
Chương 3. Rèn tự do: Trình bày khái niệm chung về rèn dập, thiết bị và các
nguyên công cơ bản của rèn tự do.
Chương 4. Dập thể tích: Trình bày về thiết bị và nguyên lý thiết kế vật dập khuôn
trên máy búa, một số vấn đề cơ bản về thiết kế khuôn dập trên máy búa
Chương 5. Dập tấm: Trình bày khái niệm và các nguyên công cơ bản trong dập
tấm.
Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn sách
được hoàn thiện hơn.

1

CHƯƠNG I. NGUYÊN LÝ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
1.1. Khái niệm chung.
1.1.1. Khái niệm.
Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết
máy và các sản phẩm kim loại bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại
rắn ở trạng thái nóng hoặc nguội với cường độ lực vượt quá giới hạn đàn hồi của
kim loại, kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà khơng phá
hủy tính liên tục và độ bền của chúng.
1.1.2. Đặc điểm.
Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp gia cơng tiên tiến, có năng
suất cao, tiêu phí nguyên liệu ít. So với phương pháp đúc, chế tạo phơi bằng
phương pháp rèn dập có một số ưu điểm sau:
- Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia cơng khơng những làm thay đổi
hình dáng, kích thước mà cịn thay đổi cả cơ, lý, hóa tính của kim loại như: cấu
trúc kim loại mịn chặt hơn, hạt đồng đều hơn, khử được các khuyết tật (rỗ khí, rỗ
co,…) do đúc gây lên, nâng cao cơ tính và tuổi bền của chi tiết.
- Có khả năng biến tổ chức hạt trong kim loại thành tổ chức thớ, có khả năng
tạo được các tổ chức thớ uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính của sản phẩm.
- Chất lượng cơ lý lớp bề mặt tốt, độ bóng, độ chính xác của các chi tiết rèn
dập cao hơn ở chi tiết đúc.
- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa, gia cơng có năng suất cao nên giá thành hạ.
- Gia cơng áp lực là một q trình sản xuất cao, cho phép nhận được các chi
tiết có kích thước chính xác, bề mặt tốt hơn, lượng phế liệu thấp và có cơ tính
cao hơn so với các vật đúc.
Tuy nhiên so với phương pháp đúc, phương pháp rèn dập có những hạn chế
như:
- Khơng gia cơng được các chi tiết có hình dáng q phức tạp, các chi tiết
quá lớn.

- Các hợp kim sử dụng trong rèn dập hạn chế hơn so với đúc, không rèn dập
được các kim loại dòn.
2


So với phương pháp gia công cắt gọt, gia công kim loại bằng áp lực có
những đặc điểm sau:
- Năng suất cao, ít phế liệu, tiết kiệm nguyên vật liệu nên giá thành hạ.
- Có khả năng tạo tổ chức thớ tăng tính chịu lực cho sản phẩm, cịn gia cơng
cắt gọt thì cắt đứt thớ làm mất tính liên tục của thớ, làm giảm khả năng chịu lực
của sản phẩm.
- Độ chính xác và độ bóng bề mặt của sản phẩm gia công áp lực thấp hơn ở
sản phẩm gia công cắt gọt.
Rèn dập là những phương pháp cơ bản để chế tạo phôi cho gia công cắt gọt,
những chi tiết quan trọng cần chịu lực lớn thường phải qua rèn dập.
Gia cơng kim loại bằng áp lực có các phương pháp cơ bản như: Cán, kéo, ép,
rèn tự do, rèn khuôn, dập tấm,…
1.2. Nguyên lý gia công kim loại bằng áp lực.
1.2.1. Khái niệm về biến dạng dẻo của kim loại.
1.2.1.1. Khái niệm.
Chúng ta đã biết, khi chịu tác dụng của ngoại lực, bên trong kim loại xuất
hiện nội lực. Nội lực này làm cho vật thể biến dạng theo ba giai đoạn: biến dạng
đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy.
Biến dạng đàn hồi là biến dạng mà sau khi thôi lực tác dụng, vật trỏ về hình
dáng ban đầu. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là tuyến tính và tuân theo
định luật Huc. Trên đồ thị (hình 1.1) là đoạn OP.
Biến dạng dẻo là biến dạng sau khi thôi lực tác dụng khơng bị mất đi, nó
tương ứng với giai đoạn chảy của kim loại. Biến dạng dẻo xảy ra khi ứng suất
của lực tác dụng lớn hơn giới hạn đàn hồi, trên đồ thị là đoạn Pb.
Biến dạng phá hủy xảy ra khi ứng suất của lực tác dụng lớn hơn độ bền của

kim loại thì kim loại bị phá hủy (ứng với điểm c trên đồ thị).

3


P
b
c
P

o

L

Hình 1.1. Đồ thị quan hệ giữa lực và biến dạng
Q trình gia cơng áp lực là q trình lợi dụng giai đoạn biến dạng dẻo của
kim loại, nên ở đây ta xét bản chất của biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo của
kim loại.
1.2.1.2. Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể.
Chúng ta đã biết, dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các
giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy. Tùy theo cấu
trúc tinh thể của mỗi loại, các giai đoạn trên có thể xảy ra với các mức độ khác
nhau. Kim loại có cấu tạo là một đa tinh thể gồm nhiều đơn tinh thể, giữa các
đơn tinh thể là tinh giới. Vì vậy nói bản chất biến dạng dẻo của kim loại là nói
bản chất của biến dạng dẻo của đơn tinh và đa tinh thể. Ở đây khảo sát cơ chế
biến dạng trong đơn tinh thể kim loại, trên cơ sở đó nghiên cứu biến dạng dẻo
trong kim loại và hợp kim. Trong đơn tinh thể kim loại, các nguyên tử sắp xếp
theo một trật tự xác định, mỗi nguyên tử luôn dao động quanh một vị trí cân
bằng của nó (hình 1.2a).
a. Biến dạng đàn hồi.

Biến dạng đàn hồi là biến dạng của kim loại khi có ngoại lực tác dụng, nếu
thơi tác dụng lực thì biến dạng sẽ mất đi và kim loại trở lại trạng thái ban đầu.
Đó là biến dạng mà ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới hạn đàn
hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không q một thơng số mạng (hình
1.2b). Biến dạng đàn hồi của kim loại là biến dạng tỷ lệ với lực tác dụng. Nếu
4


lực tác dụng tăng thì biến dạng tăng tỷ lệ, nếu bỏ lực tác dụng thì biến dạng cũng
khơng cịn và vật thể trở lại trạng thái ban đầu.
b. Biến dạng dẻo.
Biến dạng dẻo của kim loại là biến dạng mà khi thơi tác dụng của lực kim
loại vẫn cịn một phần biến dạng được giữ lại và trên các phần tử của vật thể
khơng nhận thấy có sự phá hủy (vết nứt, rách,…). Biến dạng dẻo xảy ra khi ứng
suất sinh ra trong kim loại khi có ngoại lực tác dụng 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 (hình 1.2c). Trên mặt trượt các nguyên tử
kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúng bằng số nguyên lần
thông số mạng (a). Sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng
mới, bởi vậy sau khi thơi tác dụng lực, kim loại không trở về trạng thái ban đầu.
Biến dạng dẻo là biến dạng vĩnh cửu, nó làm thay đổi hình dạng của kim loại sau
khi thơi lực tỏc dng.





a


Mặt trƯợt

b




a

c




Mặt song tinh

d



Hỡnh 1.2. S bin dng trong đơn tinh thể
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 phẳng gọi là mặt song tinh (hình
1.2d). Các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với
khoảng cách đên mặt song tinh.

5


1.2.1.3. Biến dạng dẻo của đa tinh thể.

Kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn tinh thể (hạt tinh thể), cấu trúc
của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể. Trong đa tinh thể, biến dạng dẻo có
hai dạng chủ yếu là:
- Biến dạng trong nội bộ từng đơn tinh (là quá trình trượt và song tinh).
- Sự biến dạng giữa các đơn tinh thể (là sự trượt tương đối giữa các đơn tinh
ở vùng tinh giới hạt)
Các đơn tinh thể không biến dạng cùng một lúc mà bắt đầu ở những đơn
tinh có mặt trượt tạo với hướng lực tác dụng một góc bằng hoặc xấp xỉ 45 0, sau
đó đến các đơn tinh lân cận khác và cứ thế các đơn tinh được biến dạng dần. Như
vậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra không đồng thời và không
đồng đều.
Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giới hạt của các tinh thể cũng bị biến
dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đối với nhau. Do sự trượt và quay của
các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt thuận lợi mới giúp cho biến
dạng trong kim loại tiếp tục phát triển.
1.2.2. Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.
Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng
của ngoại lực mà không bị phá hủy. Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào nhiều
yếu tố khác nhau như: trạng thái ứng suất chính, thành phần và tổ chức của kim
loại, nhiệt độ, ứng suất dư, ma sát ngoài, …
1.2.2.1. Ảnh hưởng của ứng suất chính.
Giả thiết trong vật thể hồn tồn khơng có ứng suất tiếp thì ứng suất chính là
ứng suất pháp tuyến (σ) sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng. Có
ba dạng ứng suất chính, đó là: ứng suất đường (hình 1.3a), ứng suất mặt (hình
1.3b)và ứng suất khối (hình 1.3c).
Ứng suất chính làm cho vật thể biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng phá hủy và
ảnh hưởng quyết định đến ứng suất tiếp (τ). Ứng suất tiếp sẽ gây ra sự trượt và
song tinh làm cho vật thể biến dạng dẻo. Ứng suất tiếp càng lớn thì biến dạng
dẻo càng nhiều và đạt trị số cực đại τ max tại các mặt tinh thể làm với phương của


6


lực tác dụng một góc bằng 45 0. Trị số τmax phụ thuộc vào trạng thái ứng suất
chính và giá trị của chúng.

σ

σ1

σ1
σ2

a

b

σ3

c

Hình 1.3. Sơ đồ các trạng thái ứng suất
Trạng thái ứng suất chính có ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim
loại, khi tác động của ứng suất kéo càng ít và ứng suất nén càng nhiều thì tính
dẻo của kim loại càng cao, trạng thái ứng suất kéo khối làm cho kim loại có tính
dẻo kém hơn trạng thái ứng suất kéo mặt phẳng và đường, trạng thái ứng suất
nén khối làm cho kim loại có tính dẻo cao hơn ứng suất nén mặt và đường. Sự
tồn tại của ứng suất dư sẽ làm tăng khả năng chống biến dạng do tính dẻo kém,
ứng suất dư làm cho tính dẻo của kim loại giảm đi và có thể làm cho kim loại khi
biến dạng bị nứt, bị cong vênh.

1.2.2.2. Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại.
Những nhân tố ảnh hưởng lớn đối với tính dẻo của kim loại là: mức độ liên
kết của các hạt, mật độ kim loại, tính chất đều đặn về thành phần của kim loại,
kích thước hạt và tạp chất, … Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể khác
nhau và lực liên kết giữ các ngun tử khác nhau, do đó tính dẻo của chúng cũng
khác nhau. Mức độ liên kết giữa các hạt càng lớn, mật độ kim loại càng cao,
thành phần hóa học đều đặn, kích thước hạt đều, tạp chất phân bố đều, mặt trượt
nhiều thì tính dẻo của kim loại càng cao, kim loại dễ biến dạng.
Các chất hợp kim và tạp chất trong kim loại cũng có tác dụng lớn đến tính
dẻo của kim loại, đối với thép nếu lượng cacbon càng nhiều thì càng kém dẻo,
nguyên tố hợp kim (Cr, Ni, V, Si,…) càng nhiều thép càng kém dẻo.
Kim loại đúc có tổ chức đúc hạt khơng đều tính dẻo sẽ thấp, nếu thơng qua
gia cơng áp lực (cán, rèn,…) thì tính dẻo sẽ tăng lên.
7


Kim loại có tổ chức khơng hồn tồn kết tinh lại, tính dẻo thấp khó biến
dạng. Tổ chức kim loại càng nhiều pha càng kém dẻo. Hạt tinh thể càng nhỏ kim
loại càng dẻo, độ hạt càng đều, tính dẻo càng tăng.
1.2.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, nói chung hầu hết
kim loại nung ở nhiệt độ càng cao (trong phạm vi cho phép) thì tính dẻo càng
tăng, sức bền càng giảm, có nghĩa là càng dễ biến dạng. 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. Một số kim
loại và hợp kim ở nhiệt độ thường tồn tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao
chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻo cao hơn như: Feα là pha có tính dẻo
thấp, khi nung lên trên 723 0C chuyển thành Feγ có tính dẻo cao hơn. Khi nung
thép từ 20÷1000C thì độ dẻo tăng chậm, nhưng từ 100÷400 0C độ dẻo giảm
nhanh, độ giòn tăng (đối với thép hợp kim độ dẻo giảm đến 600 0C), quá nhiệt độ

này thì độ dẻo tăng nhanh. Ở nhiệt độ rèn nếu hàm lượng cacbon trong thép càng
cao thì sức chống biến dạng càng lớn.
Vì vậy, trong gia công áp lực cần chọn khoảng nhiệt độ gia công hợp lý để
gia công dễ dàng, giảm năng lượng tiêu hao, giảm hao mòn dụng cụ và đặc biệt
là tránh hiện tượng nóng chảy của kim loại.
1.2.2.4. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng.
Tốc độ biến dạng w là lượng biến dạng của một đơn vị thể tích

dV
trong
V

một đơn vị thời gian dt, biểu thị bằng công thức:

w=

dV
V .dt

Khi tác dụng lực, năng lượng sinh ra dùng cho biến dạng dẻo, biến dạng đàn
hồi, ứng suất dư, .v.v… Năng lượng tiêu hao cho biến dạng dẻo phần lớn chuyển
thành nhiệt năng tỏa ra xung quanh và được biểu thị bằng mức độ tản nhiệt:

Anóng
η=
A
8


Trong đó: - Anóng : Cơng sinh ra do biến dạng dẻo.

- A: Công của thiết bị cung cấp.
Tốc độ biến dạng càng cao thì η càng lớn, tốc độ biến dạng càng thấp thì do
nhiệt truyền vào dụng cụ, khơng khí,… nên η nhỏ.
1.2.2.5. Ảnh hưởng của ứng suất dư.
Ứng suất dư chính là nội lực tồn tại trong kim loại sau một q trình gia
cơng bất kỳ. Sự tồn tại ứng suất dư bên trong vật thể biến dạng làm cho tính dẻo
của vật kém đi. Ứng suất dư lớn có thể làm cho vật biến dạng hoặc phá hủy,
thông thường ứng suất dư trong kim loại bao giờ cũng được cân bằng nghĩa là
tổng giá trị ứng suất kéo phải bằng tổng giá trị ứng suất nén. Do tồn tại ứng suất
dư nên khả năng chịu lực của vật sẽ giảm đi, làm cho vật thể chóng đạt tới giới
hạn bền cho phép hơn.
Như vậy, ứng suất dư làm giảm tính dẻo, độ bền, độ dai va chạm và giảm
khả năng chịu đựng của vật thể. Ngoài ra, nếu trước khi gia công áp lực ứng suất
dư có sẵn trong kim loại có giá trị càng lớn thì tính dẻo càng giảm. Do đó, để
tăng khả năng biến dạng cũng như để đảm bảo cho ứng suất dư có giá trị thấp và
phân bố đồng đều thì trước hoặc sau khi gia công áp lực người ta tiến hành ủ kim
loại.
1.2.3. Ảnh hưởng của biến dạng đến tổ chức và cơ tính của kim loại.
Q trình biến dạng của kim loại làm cho tổ chức và cơ tính của nó thay đổi.
Mức độ thay đổi phụ thuộc vào: tốc độ biến dạng, quá trình biến dạng, nhiệt độ
biến dạng, tốc độ nung và làm nguội, xử lý sau khi gia công,…
1.2.3.1. Ảnh hưởng đối với tổ chức mặt.
Trong q trình biến dạng ln xảy ra hiện tượng biến cứng và biến mềm do
tốc độ biến dạng, nhiệt độ, trạng thái tổ chức của kim loại trước khi gia
công,.v.v… nên sau khi biến dạng tổ chức của kim loại cũng thu được khác
nhau.
1.2.3.2. Ảnh hưởng đối với tổ chức kim loại đúc.
Đặc điểm của tổ chức kim loại đúc là kết tinh dạng nhánh cây, không đều
đặn và có nhiều khuyết tật (lõm co, rỗ,…). Nhờ biến dạng nóng, các khuyết tật
trên có thể được trừ bỏ, tăng độ mịn chặt của kim loại, cải thiện cơ tính của kim

9


loại. Kết quả chủ yếu nhất là tạo nên tổ chức thớ và nhờ kết tinh lại mà các hạt
có dạng trục nhỏ mịn, nhưng tính chất khơng đồng đều về thành phần hóa học và
sự kéo dài của các tạp chất vẫn khơng trừ bỏ được. Do đó, ngun tố hợp kim
trong thép càng nhiều tạp chất trong thép càng cao và thiên tích đúc càng nghiêm
trọng thì tổ chức thớ càng rõ rệt, đồng thời các thớ càng đều đặn. Tốc độ biến
cứng càng lớn thì tính khơng đồng đều của mức độ biến cứng càng nghiêm
trọng, có nghĩa là sự phân bố thớ càng không đều đặn.
1.2.3.3. Ảnh hưởng đối với cơ tính của kim loại.
Gia cơng kim loại bằng áp lực làm thay đổi cơ tính kim loại, song cần phân
biệt giữa gia cơng nóng và gia công nguội.
Khi gia công nguội thường xảy ra hiện tượng biến cứng làm tăng độ bền và
độ cứng, đồng thời giảm độ giãn dài và độ dai va chạm. Mức độ biến dạng tăng
thì các yếu tố trên cũng tăng giảm theo. Gia công nguội cũng thay đổi lý tính của
kim loại, độ dẫn điện, dẫn nhiệt, tính thấm từ giảm đi cịn độ hịa tan, lực từ tính
và từ trễ thì tăng lên.
Khi gia cơng nóng bằng áp lực, đồng thời với sự biến cứng có sự biến mềm.
Biến dạng nóng có thể trừ bỏ được các khuyết tật của tổ chức đúc, tăng độ mịn
chặt của kim loại tạo lên tổ chức hạt đều đặn dạng thớ, … do đó nâng cao được
độ bền, tính dẻo, độ cứng, độ dai va chạm của kim loại. Mặt khác, do tạp chất
phân bố định hướng nên có ảnh hưởng đến cơ tính, cơ tính ở hướng dọc khác
hướng ngang. Thơng thường, cơ tính của tạp chất rất thấp, số lượng tạp chất càng
nhiều thì sự liên kết giữa các thớ càng kém, có khi làm cho vật thể nứt thành
từng mảng.
Tổ chức thớ làm cho cơ tính của kim loại cũng có tính dị hướng, tức là cơ
tính theo hướng dọc thớ lớn hơn cơ tính theo hướng thẳng góc với thớ, cơ tính ở
phần giữa lớn hơn bên ngồi khoảng 10÷20%.
Để tránh sự chênh lệch giữa chiều dài và chiều dầy của thớ thì tỷ số rèn (tỷ

số giữa tiết diện trước và sau khi rèn) tốt nhất vào khoảng 2,5÷3. Đối với phơi
liệu là thép cán thì do sẵn có tổ chức thớ nên tỷ số rèn có thể nhỏ hơn (vào
khoảng 1,3÷1,5).
1.2.4. Một số định luật áp dụng trong gia công áp lực.
10


1.2.4.1. Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại khi biến dạng dẻo.
Quan hệ giữa biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo được được phát biểu theo
định luật sau:
“Khi biến dạng dẻo của kim loại xảy ra, đồng thời có cả biến dạng đàn hồi
tồn tại. Quan hệ giữa biến dạng đàn hồi và lực tác dụng biểu thị bằng định luật
Huc”.
Căn cứ vào định luật này ta thấy: khi biến dạng kích thước của kim loại so
với kích thước sau khi thơi lực tác dụng khác nhau. Vì vậy, trong q trình thiết
kế hình dạng và kích thước của khn muốn đảm bảo đúng kích thước của chi
tiết thì cần chú ý đến định luật này.
1.2.4.2. Định luật ứng suất dư.
Kim loại trong quá trình biến dạng dẻo vì ảnh hưởng của các nhân tố như:
nhiệt độ phân bố không đều, tổ chức kim loại không đều, lực biến dạng phân bố
khơng đều, ma sát ngồi,… đều làm cho kim loại sinh ra ứng suất và biến dạng
không đều đặn, kết quả sinh ra ứng suất dư.
“Bên trong bất cứ kim loại biến dạng dẻo nào cũng đều sinh ra ứng suất dư
cân bằng với nhau”.
Sau khi thôi lực biến dạng, ứng suất dư vẫn tồn tại bên trong vật thể, có thể
làm giảm tính dẻo, giảm độ bền và độ dai va chạm, làm cho vật thể có thể bị biến
dạng hoặc bị phá hủy. Khi phân tích trạng thái ứng suất chính nếu khơng tính
đến ứng suất dư thì sẽ gây hậu quả xấu.
1.2.4.3. Định luật thể tích khơng đổi.
“Thể tích của vật thể trước khi biến dạng bằng thể tích sau khi biến dạng”.

Trên thực tế, thể tích của vật thể khi biến dạng dẻo có thay đổi nhưng khơng
đáng kể nên có thể bỏ qua được.
Giả thiết thể tích vật thể trước khi biến dạng là H. B. L và thể tích của vật thể
sau khi biến dạng là h. b. l. Căn cứ điều kiện thể tích khơng đổi thì:
H. B. L = h. b. l
hoặc: ln

H
B
L
+ ln + ln = 0
h
b
l

δ1 + δ2 + δ3 = 0
11


δ1; δ2; δ3 gọi là biến dạng thẳng hoặc ứng biến chính, phương trình trên
gọi là “phương trình điều kiện thể tích khơng đổi”. Từ cơng thức trên ta rút ra kết
luận sau:
- Khi tồn tại cả ba ứng suất biến chính thì dấu của một ứng biến phải trái dấu
với dấu của hai ứng biến kia và trị số bằng tổng hai ứng biến kia.
- Khi có một ứng biến chính bằng khơng, hai ứng biến cịn lại phải ngược
dấu và giá trị tuyệt đối của chúng bằng nhau.
1.2.4.4. Định luật trở lực bé nhất.
“Trong quá trình biến dạng, các chất điểm của vật thể sẽ di chuyển theo
hướng nào có trở lực bé nhất”.
Khi điều kiện ma sát ngoài trên các hướng của mặt tiếp xúc đều nhau thì một

chất điểm nào đó trong vật thể biến dạng sẽ di chuyển theo hướng có pháp tuyến
ngắn nhất kể từ điểm đó đến đường viền (hình 1.4).

y

b

x
a

Hình 1.4. Sơ đồ di chuyển của các chất
điểm
Khi thí nghiệm ép các mẫu có tiết diện khác nhau (vng, chữ nhật,…) khi
lượng biến dạng càng lớn tiết diện sẽ chuyển dần sang hình trịn, làm cho chu vi
của vật gia cơng tiến tới bé nhất. Vì thế, định luật này cịn gọi là “định luật chu
vi bé nhất”.
Dùng định luật này có thể giải thích vì sao khi vuốt kim loại thì bước vuốt
phải nhỏ hơn chiều rộng phôi (thực hiện bằng cách để vuốt theo chiều ngang của
đe).

12


1.3. Nung nóng kim loại khi gia cơng áp lực.
1.3.1. Mục đích nung nóng.
Nung nóng kim loại trước khi gia cơng bằng áp lực nhằm mục đích nâng cao
tính dẻo và giảm khả năng chống biến dạng của chúng, tạo điều kiện thuận tiện
cho q trình biến dạng.
Nung nóng kim loại là một trong những khâu quan trọng trong quá trình gia
cơng áp lực, ảnh hưởng đến tính kinh tế kỹ thuật của sản xuất. Chọn chế độ nung

hợp lý sẽ đảm bảo chất lượng vật rèn dập, làm tăng cao chất lượng của sản
phẩm, giảm hao phí kim loại, giảm sức lao động, giảm hao mòn thiết bị, … Như
vậy, sẽ làm giảm giá thành sản phẩm và nâng cao năng suất lao động. Ngược lại,
nếu nung không đúng quy trình thì khơng những làm giảm chất lượng vật rèn
dập mà còn làm hỏng kim loại ngay trong quá trình nung, đặc biệt là đối với thép
hợp kim cao.
1.3.2. Những hiện tượng xảy ra khi nung.
1.3.2.1. Hiện tượng nứt nẻ.
Hiện tượng nứt nẻ khi nung xuất hiện bên ngoài hoặc bên trong kim loại, ảnh
hưởng đến chất lượng của sản phẩm sau khi gia công xong hoặc trong lúc làm
việc. Nguyên nhân của nứt nẻ chủ yếu do ứng suất nhiệt sinh ra vì sự nung nóng
khơng đều, tốc độ nung không hợp lý…, ứng suất nhiệt này cùng với ứng suất dư
sẵn có của phơi (cán, đúc…) khi vượt quá giới hạn bền của kim loại sẽ gây ra nứt
nẻ.
Đối với thép, hiện tượng nứt nẻ thường xảy ra khi nhiệt độ nung dưới 300 0C
vì kim loại có tính dẻo thấp, mức độ truyền nhiệt kém…, vì vậy cần hạn chế tốc
độ nung trong giai đoạn này.
1.3.2.2. Hiện tượng ơxy hóa.
Kim loại khi nung trong lị, do tiếp xúc với khí lị nên bề mặt dễ bị ôxy hóa
và tạo lên lớp vảy sắt. Sự mất mát kim loại do tạo nên vảy sắt có thể tới 2 ÷3,5%,
đối với các vật lớn có thể tới 4÷6%. Hiện tượng này khơng những gây hao phí
kim loại mà cịn gây ra khó khăn cho q trình gia cơng, giảm chất lượng sản
phẩm, hao mịn thiết bị… Q trình ôxy hóa xảy ra do sự khuếch tán của nguyên
tử ôxy vào lớp kim loại và sự khuếch tán của ngun tử kim loại qua lớp ơxyt ở
mặt ngồi vật nung đẻ tạo thành ba lớp vảy sắt: FeO-Fe3O4-Fe2O3.
13


Sự ơxy hóa phụ thuộc vào mơi trường khí lị, thành phần hóa học và một số
nhân tố khác, song chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ. Đối với thép, khi nhiệt độ

dưới 5500C hiện tượng ơxy hóa tạo thành vảy sắt hầu như khơng có, mặc dù mặt
ngồi của nó có sẵn lớp ơxýt sắt mỏng. Khi nhiệt độ nung trên 570 0C sự tạo
thành vảy sắt tăng mạnh và trên 10000C lớp vảy sắt dày đặc phủ kín mặt ngồi
vật nung, nhiệt độ tiếp tục tăng lớp ơxyt này bị cháy, đồng thời tạo nên lớp ôxyt
mới. Tốc độ ơxy hóa ở nhiệt độ 1300 0C lớn hơn gấp 6÷7 lần tốc độ ơxy hóa ở
nhiệt độ dưới 9000C. Vì vậy, khi nung nóng từ khoảng 900 0C trở lên thì tốc độ
nung càng nhanh càng tốt.
1.3.2.3. Hiện tượng mất cacbon (thoát than).
Hiện tượng mất mát cacbon của mặt ngồi vật nung làm thay đổi cơ tính của
chi tiết, có khi tạo nên cong vênh, nứt nẻ khi tơi. Khí làm mất cacbon là O2, CO2,
H2, H2O … chúng tác dụng với cacbit sắt Fe3C của thép:
2Fe3C + O2 = 6Fe + 2CO
Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO
Fe3C + 2H2 = 3Fe + CH4
Fe3C + H2O = 3Fe + CO + H2
Tác dụng mạnh nhất là H2O rồi đến CO2, O2, H2 …
Q trình ơxy hóa và q trình mất cacbon ngược nhau, ơxy hóa là q trình
khuếch tán khí vào kim loại, cịn mất cacbon là q trình cacbon khuếch tán ra
ngồi.
Q trình mất cacbon cũng chỉ xảy ra trên bề mặt kim loại và xảy ra đồng
thời với q trình ơxy hóa, tốc độ của hai quá trình này khác nhau. Khi bắt đầu
nung tốc độ mất cacbon nhanh sau đó giảm dần nhưng tốc độ ơxy hóa thì ngược
lại. Khi tốc độ ơxy hóa và mất cacbon bằng nhau, lớp cháy cacbon sẽ không phát
triển, khi tốc độ ơxy hóa lớn hơn tốc độ mất cacbon thì lớp mất cacbon giảm đi,
lớp ơxy hóa càng tăng thì lớp mất cacbon càng giảm (hình 1.5; 1.6).

14


Lớp cháy cacbon (mm)


2,0

2 giờ

1,6
4 giờ
1,2

0,8
3,5 giờ
0,4

0
700

800

1000

900

1100

Nhiệt độ nung C
0

Hỡnh 1.5. Quan hệ giữa nhiệt độ và lớp cháy cacbon

L¦ ỵng ch¸y cacbon (%)


1,9

1,5

1,3

0.7
10

30

50

70

Thêi gian nung (phót)
Hình 1.6. Quan hệ giữa thời gian nung và lớp cháy cacbon
1.3.2.4. Hiện tượng quá nhiệt.
Kim loại ở nhiệt độ càng cao thì càng dễ gia công bằng áp lực, nhưng nếu
nhiệt độ nung q cao thì hạt ostenit càng lớn, làm cho tính dẻo của kim loại
15


giảm nhiều và có thể tạo lên nứt nẻ khi gia cơng hoặc giảm tính dẻo của chi tiết
làm việc sau này. Đối với thép cacbon, nhiệt độ quá nhiệt dưới đường đặc
khoảng 1500C trở lên (t0qn = t0đặc – 1500C). Nếu thời gian giữ ở nhiệt độ quá nhiệt
càng lâu hạt ostenit càng lớn, có nghĩa là kim loại càng kém dẻo. Hiện tượng quá
nhiệt có thể khắc phục được bằng phương pháp ủ, như thép cacbon ủ ở nhiệt độ
750÷9000C nhưng với thép hợp kim thì rất khó khăn.

1.3.2.5. Hiện tượng cháy.
Khi kim loại nung trên nhiệt độ quá nhiệt (gần đường đặc), vật nung bị phá
hủy tinh giới của các hạt do vùng tinh giới bị ôxy hóa mãnh liệt, làm mất tính
liên tục của kim loại dẫn đến việc phá hủy hoàn toàn độ bền và độ dẻo của kim
loại.
Hiện tượng cháy rất dễ phát hiện, khi kim loại bị cháy sẽ phát sáng và có
nhiều tia lửa bắn ra (như đối với thép cacbon). Khi kim loại đã bị cháy thì khơng
thể dùng được nữa, chỉ có thể đưa vào lị nấu lại hoặc chặt bỏ đoạn bị cháy đi.
1.3.3. Chế độ nung kim loại.
1.3.3.1. Chọn khoảng nhiệt độ gia công áp lực.
Gia công kim loại bằng áp lực phải tiến hành trong khoảng nhiệt độ xác định
cho từng kim loại đó. Đó là khoảng nhiệt độ mà kim loại có độ dẻo lớn nhất và
lực cản biến dạng nhỏ nhất. Chọn khoảng nhiệt độ gia công áp lực nghĩa là chọn
giới hạn nhiệt độ nung lớn nhất để kim loại có tính dẻo cao nhất, làm cho quá
trình biến dạng dễ dàng. Nhiệt độ này gần sát nhưng phải nhỏ hơn nhiệt độ kim
loại bị cháy và quá nhiệt, gọi là nhiệt độ bắt đầu gia công (t 0bđ) và chọn nhiệt độ
kết thúc gia công hợp lý để tránh hiện tượng nứt nẻ, năng suất thấp, ảnh hưởng
xấu đến thiết bị (t0kt).
Chọn khoảng nhiệt độ gia cơng hợp lý có một ý nghĩa rất lớn đến chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật của sản phẩm. Khoảng nhiệt độ nung càng lớn thời gian gia công
càng dài và mức độ biến dạng càng lớn, nhưng vẫn phải chú ý đến một số nhân
tố hạn chế nó như đã trình bày ở phần trên. Chọn khoảng nhiệt độ gia công hợp
lý phải đạt các yêu cầu: kim loại dẻo nhất, bảo đảm chất lượng vật nung, kim
loại biến dạng tốt và hao phí ít nhất.

16


Xác định nhiệt độ nung có ba phương pháp: căn cứ vào giản đồ trạng thái
sắt- cacbon (đối với thép cacbon), căn cứ vào tính dẻo cao nhất và căn cứ vào độ

bền nhỏ nhất.
Đối với thép cacbon, cơ sở để xác định khoảng nhiệt độ gia công áp lực là
giản đồ trạng thái sắt-cacbon.
Nhiệt độ bắt đầu gia công: t0bđ = t0đ – (150÷2000C), trong đó: t0đ là nhiệt độ
bắt đầu chảy (đường đặc).
Đối với thép trước cùng tích: t 0bđ = t0Ar3 + (400÷5000C), trong đó : t0Ar3 là
nhiệt độ thép bắt đầu chuyển sang pha ostenit.
Nhiệt độ kết thúc gia công (t0kt) sau mỗi lần nung như sau :
Đối với thép trước cùng tích: t0kt = t0Ar3 + (20÷400C)
Đối với vật lớn: t0kt = t0Ar3 + (40÷800C)
Đối với thép sau cùng tích: t0kt = t0Ar1 + (40÷500C), trong đó: t0Ar1 là nhiệt độ
peclit bắt đầu chuyển sang ostenit.
Phạm vi nhiệt độ gia công áp lực của thép cacbon nằm trong giới hạn được
giới thiệu trên hình 1.7.
o

C
o

100-150 C

o

1539 o
1350

o

C


Nhiệt độ bắt
đầu gia công

1350

Vùng cháy và
quá nhiệt
o

1147 o
1100 o

Am

Nhiệt độ kết
thúc gia công

910 o
30-50oC

800 o

723o
A3

Vùng
gia
công
áp lực


Vùng biến cứng

A1
0,8

1,7 2,14

a

0,8

%C

1,1 2,14

b

%C

Hình 1.7. Khoảng nhiệt độ nhiệt độ gia cơng áp lực đối với thép cacbon
a. Nhiệt độ nung lý thuyết

b. Nhiệt độ nung thực tế
17


1.3.3. 2. Thời gian nung.
Thời gian nung cho phép nhỏ nhất căn cứ vào tính dẫn nhiệt của kim loại
(tính dẫn nhiệt càng lớn thời gian nung càng nhỏ), kích thước của tiết diện (tiết
diện càng lớn thời gian nung càng lớn), bề mặt nung (bề mặt càng lớn thời gian

nung càng nhỏ), hiệu số nhiệt độ giữa lò và kim loại (hiệu số càng lớn thời gian
nung càng nhỏ), sắp xếp kim loại trong lò (càng dễ tiếp xúc với nguồn nhiệt thời
gian nung càng nhỏ), hiệu số giữa nhiệt độ của tâm và bề mặt vật liệu (hiệu số
càng lớn thời gian nung càng nhỏ), … Thời gian nung có thể xác định theo cơng
thức kinh nghiệm:
T = α .β .K .D. D

Trong đó: - T: thời gian nung (giờ).

- D: đường kính hoặc cạnh ngắn của phơi (m).
- α: hệ số xếp phơi (xác định theo hình 1.8).
- β: hệ số dài tương đối, phụ thuộc vào chiều dài phơi L và đường
kính phơi D (bảng 1).
- K: hệ số nguyên vật liệu (thép cacbon có %C<0,4% K=10; thép cacbon có
%C>0,4% và thép hợp kim thấp K=12,5; thộp hp kim cao K=20).
Cách xếp phôi

Hệ số

1

1

1

2

1,4

D 0,5D


1,4
D

Hệ số

1

0,5D

D

Cách xếp phôi

4

2D

D

D

1,3
D

2
D

2D


1,35

Hỡnh 1.8. H s sp xp phụi khi nung
nóng
18

1,8

Bảng 1


L/D

3

2

1,5

1

β

1

0.98

0.92

0,71


Q trình nung nóng có 3 hình thức: đối lưu (khi nhiệt độ dưới 600 0C thì đối
lưu là chủ yếu), bức xạ (khi nhiệt độ trên 600 0C thì đối lưu là chủ yếu), truyền
nhiệt (cả quá trình nung).
Thời gian nung từ nhiệt độ bình thường đến nhiệt độ ban đầu có thể chia
thành hai giai đoạn:
a. Giai đoạn nhiệt độ thấp.
Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa lò và kim loại lớn, kim loại có tính dẻo thấp,
sự nung nóng phụ thuộc vào tính truyền nhiệt của kim loại. Vì vậy, giai đoạn này
thời gian nung cần dài, tốc độ nung chậm, nếu không kim loại dễ nứt nẻ hoặc
biến dạng.
Tốc độ nung của giai đoạn này gọi là “tốc độ nung cho phép” và có thể tính
theo cơng thức sau:
K=

5,6.λ .σ b 0
( C/giờ)
β .E.r 3

Trong đó: K: tốc độ nung.
λ: hệ số dẫn nhiệt.
σb: giới hạn bền.
β: hệ số nở dài.
E: modun đàn hồi.
r: Bán kính phơi hình trụ.
Từ cơng thức trên cho thấy: tốc độ nung trong giai đoạn này chủ yếu phụ
thuộc vào hệ số dẫn nhiệt, cịn các thơng số cơng nghệ khơng đáng kể.
b. Giai đoạn nhiệt độ cao (8500C đến nhiệt độ bắt đầu gia công).
Khi nhiệt độ vật nung trên 8500C tính dẻo của kim loại tăng, tốc độ ơxy hóa
mạnh, tốc độ nung trong giai đoạn này khơng phụ thuộc nhiều vào hệ số dẫn

nhiệt. Vì thế, có thể tăng nhanh tốc độ nung nhằm tăng năng suất nung, giảm
lượng ơxy hóa và cháy cacbon, hạn chế sự lớn lên của hạt kim loại, giảm hao phí
nhiên liệu … Tốc độ nung của giai đoạn này gọi là “tốc độ nung kỹ thuật”. Tốc
19


độ nung kỹ thuật quyết định do các nhân tố như: cách sắp xếp phôi, độ dài
phôi…, xếp phôi càng thưa, phơi càng ngắn thì tốc độ nung kỹ thuật càng lớn (vì
dễ truyền nhiệt từ khơng gian vào vật nung).
1.3.4. Thiết bị nung.
Có nhiều loại thiết bị nung, có nhiều cách để phân loại thiết bị nung như: căn
cứ vào kết cấu có lị buồng và lị liên tục, căn cứ vào nguồn nhiệt có lị lửa và lị
điện, căn cứ vào dạng nhiên liệu có lị dùng nhiên liệu rắn, lò dùng nhiên liệu
lỏng, lò dùng nhiên liệu khí … Sau đây ta xét một số là thơng dụng trong sản
xuất hiện nay.
1.3.4.1. Lị rèn thủ cơng.
Cấu tạo và ngun lý làm việc của lị rèn thủ cơng (hình 1.9).
8

7

1

2

3
4
5
6


Hình 1.9. Lị rèn thủ cơng
1. Buồng đốt; 2. Ghi lị; 3. Buồng gió; 4. Van;
5. Thanh gạt. 6. Ống gió; 7. Chụp lị; 8. Ống khói
Than đá và phơi cho vào buồng đốt 1 trên ghi lị 2, ghi lị bằng gang có các
lỗ hoặc rãnh để gió thổi từ ống 6 lên làm cháy than đồng thời tro và xỉ lọt xuống
đáy buồng gió 3, gió được điều chỉnh bằng van 4, tro và xỉ được lấy ra khỏi
20


buồng gió khi nhấc thanh gạt 5. Bụi và hơi nóng bốc lên chụp lị 7 qua ống khói
8 tỏa lên cao.
Lị này đơn giản, rẻ tiền nhưng có nhược điểm là không khống chế được
nhiệt độ, năng suất nung thấp, hao tổn kim loại nhiều, nhiệt độ vật nung khơng
đều … Vì thế chỉ dùng trong các xưởng sửa chữa để nung vật nhỏ.
1.3.4.2. Lò buồng (lò phản xạ).
Lò buồng là lị có nhiệt độ trong khoảng khơng gian cơng tác của lị đồng
nhất. Lị buồng là một buồng kín, khống chế được nhiệt độ nung, có thể xếp
nhiều phơi, hao phí kim loại ít, phơi khơng trực tiếp tiếp xúc với nhiên liệu. Lò
buồng thuộc loại lò hoạt động theo chu kỳ, có thể dùng nhiên liệu (than đá, khí
đốt, dầu) hoặc điện trở. Tùy dạng nhiên liệu, lị buồng có các loại sau:
a. Lị buồng dùng nhiên liệu rắn (hình 1.10).
6

7

8
5
9

4

3

10
2
1

Hình 1.10. Lị buồng dùng nhiên liệu rắn
1. Cửa lấy xỉ, 2. Ghi lò, 3. Cửa vào than, 4. Than, 5. Tường ngăn
6. Sàn lò, 7. Cửa công tác, 8. Phôi nung , 9. Bộ thu hồi nhiệt, 10. Cống khói
Kim loại chất vào lị và lấy ra bằng cửa công tác 7, nhiên liệu rắn đặt trên ghi
lị 2, sau khi đốt nhiệt lượng nung nóng buồng đốt và vật nung 8. Khí cháy theo
kênh khói 9 thốt qua cơng khói 10 ra ngồi. Nhiệt độ được điều chỉnh bằng
cách điều chỉnh lượng nhiên liệu và lượng gió.
21


Lị buồng có ưu điểm như: thao tác vận hành đơn giản, nhiệt độ nung khá
đồng đều, cháy hao kim loại giảm do không tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa. Tuy
nhiên lị buồng có nhược điểm chủ yếu là do làm việc theo chu kỳ nên tổn thất
nhiệt do tích nhiệt cao. Lị buồng thích hợp với các phân xưởng sản xuất có sản
lượng tương đối lớn.
1.3.4.3. Lị nung liên tục.
Lò nung liên tục là loại lò mà nhiệt độ trong khơng gian làm việc của nó tăng
dần từ cửa chất phơi đến cửa lấy phơi. Lị này thường dùng khi nung thép hợp
kim, thép cán, nhiên liệu thường là khí đốt. Cấu tạo gồm hai buồng chính: buồng
nung sơ bộ và buồng nung đến nhiệt độ cần thiết, kiểm tra và điều chỉnh nhệt độ
được thực hiện ở từng buồng. Phơi di chuyển bằng băng truyền cơ khí phẳng,
nghiêng hoặc quay và được chuyển vào buồng nung sơ bộ (300÷700 0C), sau đó
chuyển vào buồng nung chính (1250÷14000C), qua buồng giữ nhiệt và được lấy
ra theo cửa lò (hình 1.11).


Hình 1.11. Lị buồng liên tục
1. Cơ cấu đẩy phôi, 2. Cửa nạp phôi, 3. Vùng đồng nhiệt, 4. Vùng nung,
5. Vật nung, 6. Vùng nung, 7. Mỏ phun, 8. Cửa ra, 9. Thanh đỡ, 10. Ống khói
1.3.4.4. Lị dùng năng lượng điện.
Năng lượng điện dùng để nung kim loại có thể gián tiếp (lị điện trở, lị cảm
ứng) hoặc trực tiếp (cho dòng điện chạy qua vật nung). Thường dùng để nung
vật nhỏ, vật quan trọng bằng kim loại màu. Lị điện có ưu điểm là khống chế
nhiệt độ nung chính xác (sai số ± 5 0C), chất lượng vật nung cao, ít hao phí kim
loại, thời gian nung nhanh …, nhưng đắt tiền do thiết bị phức tạp và tốn năng
lượng điện. Vì vậy, chỉ dùng khi cần nung những vật yêu cầu kỹ thuật cao, nhất
là kim loại quý.
22


a. Lị điện trở (hình 1.12).
Cũng như lị buồng, lị điện trở được xây bằng gạch chịu lửa, vỏ thép, trong
các lớp gạch là dây điện trở 2 làm nhiệm vụ nung nóng buồng lị, phơi chất vào
cửa 7 và đặt lên ghi lò 6, cửa lò được đậy bằng nắp 4.
Lị điện trở có nhiều loại khác nhau, dây điện trở 2 có thể thay bằng các cực
than, khống chế nhiệt độ lò dùng đồng hồ đo tự động hoặc nhiệt kế 3.

Hình 1.12. Lị điện trở
1. Đầu nối điện, 2. Dây điện trở, 3. Nhiệt kế,
4. Nắp đậy, 5. Phơi nung, 6. Ghi lị, 7. Cửa lị
b. Lị cảm ứng.
Lò cảm ứng được dùng trong sản xuất loạt lớn. Đây là một phương pháp
nung có năng suất rất cao, chất lượng vật nung tốt, dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
Tùy thuộc vào hình dạng và kích thước phơi, người ta thiết kế những lị có kích
thước khác nhau. Cho dòng điện cao tần (được tạo bởi máy phát cao tần) trong

vật nung phát sinh dòng điện cảm ứng và do hiệu ứng mặt ngồi nên dịng điện
cảm ứng chủ yếu phân bố trên mặt ngoài và làm vật nóng lên. Chiều dày phần
nung nóng của chi tiết được tính theo cơng thức:

23


∆ = 5030

ρ
µ. f

Trong đó: ρ là điện trở riêng của vật nung (ơm.mm)
µ là hệ số từ thẩm tương đối.
f là tần số dòng điện (Hz)

c.
trực tiếp.

Nung

Khi nung các phôi mỏng và dài, hợp lý nhất là dùng phương pháp nung trực
tiếp, tức là cho dịng điện có cường độ lớn trực tiếp chạy qua vật nung. Phương
pháp này dùng rộng rãi khi nung vật để uốn lò xo. Tốc độ nung phơi phụ thuộc
vào đường kính phơi và cơng suất thiết bị. Nhiệt độ nung nóng sinh ra do cường
độ dòng điện, thời gian và điện trở của bản thân vật nung, nên phương pháp này
chỉ dùng nung phơi có tiết diện ngang theo chiều dài khơng chênh lệch quá lớn.
1.3.5. Làm nguội kim loại sau khi gia công áp lực.
Làm nguội sau khi gia công áp lực là một công việc quan trọng để đảm bảo
chất lượng sản phẩm. Sau khi gia công xong, vật nguội dần có sự thay đổi thể

tích, thay đổi cấu trúc và thay đổi độ hạt … Mặt khác, lớp kim loại bên ngồi
nguội nhanh hơn bên trong nên giảm thể tích nhanh hơn, do đó lớp ngồi bị kéo
và lớp trong bị nén gây lên ứng suất lớn, có thể làm nứt nẻ bên trong hoặc trên
bề mặt vật gia công, cũng có thể gây lên biến dạng làm cho kích thước và hình
dạng của vật thay đổi. Vì vậy, làm nguội vật rèn căn cứ vào thành phần hóa học,
tiết diện ngang và hình dáng bề mặt của nó để xác định các tốc độ làm nguội hợp
lý.
Có ba phương pháp làm nguội: nguội tự nhiên ngồi khơng khí tĩnh, nguội
trong hịm và nguội trong lị. Khi làm nguội ngồi khơng khí, chỗ đặt phơi cần
phải khơ ráo, khơng có gió thổi, tốc độ nguội tương đối nhanh nên thường dùng
đối với thép cacbon và thép hợp kim thấp có hình dạng đơn giản. Khi làm nguội
24


trong hịm chứa vơi, cát, xỉ, than vụn … phơi sẽ giảm tốc độ nguội vì bị ngăn
cách với mơi trường xung quanh, nhiệt độ của phôi trước khi bỏ vào hịm khoảng
500÷7000C. Phương pháp này cũng dùng đối với kim loại đã nêu ở trên nhưng
hình dáng phức tạp hơn.
Khi làm nguội trong lò, nhiệt độ lò được khống chế theo từng giai đoạn. Ví
dụ từ 9000C đến 8000C cho nguội nhanh (250C/h) để tránh phát triển hạt, sau đó
cho nguội chậm hơn (150C/h), đến nhiệt độ 1000C cho nguội ngồi khơng khí.
Phương pháp này chủ yếu dùng đối với thép công cụ, thép hợp kim cao và thép
đặc biệt có hình dáng phức tạp. Nhiệt độ của phơi trước khi bỏ vào lò để làm
nguội tối thiểu là 500÷7000C.

CHƯƠNG II. CÁN, KÉO, ÉP
2.1. Cán.
2.1.1. Thực chất của quá trình cán.
25