Gia công chế tạo phôi và gia công cắt gọt khác nhau như thế nào

Xin chào các bạn.!

Thật tuyệt vời khi  mỗi ngày được viết , được chia sẻ những bài viết về kiến thức, kinh nghiệm về ngành cơ khí được mình đúc kết từ thực tế quá trình làm việc , trau truốt từng bài viết để chia sẻ đến cộng đồng.

 Trong gia công sản xuất chi tiết cơ khí, chi phí phôi chiếm từ 20% - 50% giá thành sản phẩm. Vì vậy việc chọn vật liệu phôi, phương pháp  chế tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý chẳng những góp phần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cua chi tiết mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình sản xuất.

Bài viết này cùng cokhithanhduy tìm hiểu về các phương pháp chế tạo phôi trong gia công cơ khí  hiện nay nhé !

Phôi có thể được chế tạo chủ yếu bằng các phương pháp đúc, gia công áp lực, hàn.

1. Phôi được chế tạo bằng phương pháp đúc:

1.1 Phôi đúc :

                    Phôi từ đúc

- Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại chảy lỏng vào khuôn có hình dạng, kích thước xác định. Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.

- Phôi từ các kim loại đen, kim loại màu và hợp kim của chúng thường được chế tạo bằng phương pháp đúc.

-  Ưu điểm của phôi đúc:

• Có thể đúc được tất cả các kim loại và các hợp kim có thành phần khác nhau.
• Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được.
• Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp.
• Ngoài ra đúc còn có ưu điểm dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao, giá thành thấp, và đáp ứng linh hoạt trong sản xuất.

- Tuy nhiên đúc cũng có nhược điểm là tốn kim loại do có đậu ngót, đậu rót, và để kiểm tra chi tiết đúc cần có thiết bị hiện đại.

 1.2 Các loại phôi đúc:

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết người kỹ sư công nghệ tính toán lượng dư gia công thành lập bản vẽ phôi. Dựa vào chủng loại vật liệu, hình dạng, kích thước phôi, dạng sản xuất người ta chọn phương pháp đúc và thiết kế quy trình nấu kim loại, thiết kế chế tạo khuôn, rót kim loại…

Để tạo phôi cho cắt gọt thông thường người ta sử dụng các phương pháp đúc sau đây:

a. Đúc trong khuôn cát : là phương pháp đúc phổ biến nhất để tạo ra phôi.

                   Đúc trong khuôn cát

- Ưu điểm:

• Đúc trong khuôn kim loại với các vật liệu khác nhau có khối lượng từ vài chục gam tới vài chục tấn.
• Đúc được các chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không gia công được.
• Tính chất sản xuất linh hoạt, thích hợp với các dạng sản xuất.
• Đầu tư ban đầu thấp.
• Dễ cơ khi hóa và tự động hóa.

- Nhược điểm:

• Độ chính xác vật đúc không cao dẫn tới lượng dư gia công lớn, hệ số sử dụng vật liệu nhỏ.
• Chất lượng phôi đúc thấp, thường có rỗ khí, rỗ sỉ, chất lượng bề mặt vật đúc thấp.

b. Phương pháp đúc trong khuôn kim loại:

        Đúc trong khuôn kim loại

- Ưu điểm:

• Tốc độ kết tinh của hợp kim đúc lớn nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp kim lỏng với thành khuôn cao, do đó cơ tính của vật đúc đảm bảo tốt.
• Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao nên tạo ra chất lượng vật đúc tốt.
•  Tuổi thọ của khuôn kim loại cao.
•  Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất, giảm giá thành.

- Nhược điểm:

•    Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và khối lượng lớn
•  Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí. Điều này sẽ gây ra những khuyết tật của vật đúc.
• Giá thành chế tạo khuôn cao.
•  Phương pháp này chỉ thích hợp trong dạng sản xuất hàng loạt với vật đúc đơn giản, nhỏ hoặc trung bình.

c. Phương pháp đúc ly tâm :

                              Đúc ly tâm

- Thực chất đúc ly tâm là điền đầy hợp kim lỏng vào khuôn quay. Nhờ lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố lên thành khuôn và đông đặc tại đó.

- Ưu điểm: 

•  Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót.
• Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao.
•  Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại.-     Tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc.

- Nhược điểm :

•  Có hiện tượng  thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối lượng khác nhau chịu lực ly tâm khác nhau.
•  Khi đúc ống, đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém.

- Ngòa ra còn có một số phương pháp đúc như đúc áp lực, đúc liên tục, đúc khuôn mẫu chạy....

2. Phôi Chế Tạo Bằng Phương Pháp Gia Công Áp Lực:

 Phương pháp gia công kim loại bằng áp lực là dùng ngoại lực thông qua các dụng cụ làm cho kim loại bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các hướng định trước đẻ thu được các chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.

2.1 Đặc điểm của phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực:

- Dưới tác dụng của ngoại lực tinh thể kim loại được định hướng và kéo dài tạo thành tổ chức sợi hoặc thớ làm tăng khả năng chịu kéo dọc thớ và chịu cắt nang thớ.

- Trong quá trình biến dạng cấu trúc mạng bị xô lệch mất cân bằng làm cho tính chất dẻo bị giảm đi, độ cứng tăng lên, quá trình đó được gọi là quá trình biến cứng, mức độ biến cứng phụ thuộc vào mức độ biến dạng.

- Ưu điểm:

•  Cơ tính của vật liệu được cải thiện.
• Độ chính xác hình dạng, kích thước chất lượng bề mặt phôi cao do đó giảm được thời gian gia công cắt gọt và tổn thất vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu phôi, giảm chi phí..
•  Rút ngắn được quá trình công nghệ.
•  Dễ cơ khí hóa và tự động hóa nên năng suất cao.

- Nhược điểm:

•  Khó chế tạo được các ci tiết có hình dáng phức tạp.
• Không áp dụng được đối với các vật liệu có tính dẻo thấp như gang và hợp kim đồng..
• Tính linh hoạt của phương pháp bị hạn chế..

2.2  Các loại phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực:

a] Phôi từ thép cán:

- Thép cán có hình dạng và kích thước tiết diện ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn, chất lượng bề mặt cao, thành phần hóa học ổn định hơn so với phôi đúc.

- Phôi của các chi tiết có tiết diện ngang hình trụ hoặc hình chữ nhật thường được cắt từ thép cán, ví dụ phôi các chi tiết dạng trục, bánh răng, bộ đôi bơm cao áp…

- Sử dụng phôi từ thép cán cho hệ số sử dụng vật liệu thấp, do đó thường chỉ sử dụng trong sản suất đơn chiếc hoặc dùng trong sản xuất hàng loạt nhỏ.

b] Phôi rèn tự do:

- Rèn tự do là dùng ngoại lực tác dụng thông qua các dụng cụ làm kim loại biến dạng tự do ở nhiệt độ rèn để tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước dạt yêu cầu.

- Rèn tự do thường sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, phục vụ sưa chữa của tất cả các ngành chế tạo thiết bị….

c] Phôi dập thể tích:

- Phôi dập thể tích có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt cao. Hầu như kim loại bị biến dạng ở trạng thái ứng suất khối nên tính dẻo cao hơn, do đó biến dạng triệt để, do đó có thể chế tạo được các hình dạng phức tạp, hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với rèn tự do.

- Nhược điểm là dập thể tích là thiết bị cần có công suất lớn, không chế tạo được phôi lớn, chi phí chế tạo khuôn cao.

d]  Phôi dập tấm:

- Phôi dập tấm có độ cứng vững, độ chính xác và chất lượng bề mặt cao, thường không phải gia công cơ, hoặc gia công cơ rất ít hiệu quả kinh tế- kỹ thuật cao.

- Phương pháp dập tấm dễ cơ khí hóa và tự động hóa, năng suất rất cao nên phù hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối.

3.Phôi hàn:

- Phôi hàn được chế tạo từ thép cán [ thép tấm hoặc thép hình] nhờ ghép nối bằng hàn.

- Phôi hàn tiết kiệm được từ 30 – 40 % khối lượng vật liệu so với phôi đúc. Khi chế tạo các chi tiết dạng hộp ở dạng sản xuất đơn chiếc thì sử dụng phôi hàn là hợp lý nhất. Chất lượng phôi hàn phụ thuộc vào chất lượng mối hàn. Khi hàn vật bị nung nóng cục bộ tạo nên ứng suất dư lớn, tổ chức kim loại gần mối hàn bị thay đổi theo chiều hướng xấu, làm giảm khả năng chịu tải trọng động. Sau khi gia công cắt gọt và cùng với quá trình làm việc trạng thái ứng suất dư ở các mối hàn bị thay đổi dẫn đến chi tiết dễ bị biến dạng.

Trên đây là tổng quan vềcác phương pháp chế tạo phôi trong gia công cơ khí.Hy vọng qua bài viết của mình các bạn sẽ biết thêm vềcác phương pháp chế tạo phôi trong gia công cơ khí . Các bạn nếu có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì có thể comment dưới bài viết. Nếu bạn nào có đóng ghóp hay những kinh nghiệm về cơ khí, cơ điện tử cần chia sẻ tới mọi người xin gửi về email : .

Hẹn gặp các bạn ở các bài viết sau, và đừng quên để lại một like để ủng hộ cokhithanhduy nhé !

Tuấn Anh.