Báo cáo Nghiên cứu công nghệ miết ép phục vụ chế tạo các chi tiết có kết cấu đặc biệt, chịu áp lực cao trong sản xuất vũ khí

Sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp chế tạo máy, hàng không, vũ trụ, ôtô, vũ khí, khí tài quânsự đặt ra những yêu cầu đối với công nghệ vật liệu, công nghệ cơ khí, công nghệhoá học ngày càng cao về chất l-ợng, tính năng của các chi tiết, sản phẩm. Việc đáp ứng những yêu cầukỹ thuật nói trên dẫn tới cần có sự kết hợp giữa thiết kế kết cấu tối -u với nâng cao độ bền kết cấu và tính năng làm việc của sản phẩm. Song song với nghiên cứu các vật liệu mới, các kết cấu đặc biệt, việc nghiên cứu những ph-ơng pháp gia công nhằm khai thác triệt để tính dẻo, các cơ chế hoá bền để cải tạo tổ chức vật liệu đ-ợc đặc biệt quan tâm. Trong phạm vi của đề tài, chỉ nghiêncứu ứng dụng công nghệ miết ép biến mỏng, chế tạo các chi tiết làm việc ở điều kiện tải trọng, áp suất, nhiệt độ cao trong chế tạo vũ khí. Đề tài vừa nghiên cứu các nội dung lýthuyết, thực nghiệm để xây dựng công nghệ miết vỏ động cơ tên lửa, vừa có nhiệm vụ thiết kế, chế tạo thiết bị, trang bị công nghệ miếtchuyên dụng, chế mẫu vỏ động cơ tên lửa. Từ những nghiên cứu về đặc tính biến dạng, gia công cơ - nhiệt luyện của vật liệu, đề tài nghiên cứu xây dựng công nghệ gia công biến dạng miết ép để chế tạo vỏ động cơ tên lửa. Những tính năng kỹ thuật của máy miết điều khiển CNC đ-ợc thiết kế trên cơ sở lựa chọn ph-ơng án cấu trúc phần cứng với cấu hình điều khiển, chọn card điều khiển CNC. Kết cấu động của máy đ-ợc thiết kế sử dụng tối đa các kết cấu tiêu chuẩn, sử dụng chức năng điều khiển điện tử thay cho truyền động cơ khí.

pdf129 trang | Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 3117 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Báo cáo Nghiên cứu công nghệ miết ép phục vụ chế tạo các chi tiết có kết cấu đặc biệt, chịu áp lực cao trong sản xuất vũ khí, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tổng cục công nghiệp quốc phòng Trung Tâm Công Nghệ Xóm 6 Đông Ngạc - Từ Liêm - Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Nghiên cứu công nghệ miết ép phục vụ chế tạo các chi tiết có kết cấu đặc biệt, chịu áp lực cao trong sản xuất vũ khí ThS. Trần Việt Thắng 6295 06/2/2007 Hà Nội 5-2005 128 lời cảm ơn Tập thể tác giả thực hiện Đề tài KC.05.18 xin trân trọng bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với các cơ quan, đơn vị và cá nhân, cùng tất cả các cộng tác viên, đặc biệt là: - Bộ Khoa học và Công nghệ . - Ban chủ nhiệm ch−ơng trình KC.05, Văn phòng ch−ơng trình KC.05. - Cục Khoa học Công nghệ – Môi tr−ờng Bộ Quốc Phòng - Tổng cục Công nghiệp Quốc Phòng - Trung tâm Công nghệ và các phòng nghiên cứu, cơ quan thuộc Trung tâm Công nghệ - Tổng cục Công nghiệp Quốc Phòng. - Viện Vũ Khí, các nhà máy Z153, Z131, Z117 và các đơn vị tham gia trong chế tạo thiết bị, chế thử công nghệ, khảo nghiệm sản phẩm. - Các thành viên Hội đồng nghiệm thu cấp cơ sở và Nhà n−ớc. Đã cùng tham gia cũng nh− tạo điều kiện, hỗ trợ thực hiện để hoàn thành các nội dung nghiên cứu khoa học của Đề tài. Chủ nhiệm Đề tài KC.05.18 ThS. Trần Việt Thắng 1 Mục lục Lời mở đầu 3 I - Tổng quan 4 1.1. Tổng quan về công nghệ, sản phẩm và thiết bị miết. 4 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong n−ớc 5 1.1.2. Phân loại công nghệ và sản phẩm 7 1.1.3. Đặc điểm công nghệ miết yêu cầu về vật liệu 11 1.1.4. Thiết bị miết 15 1.2. Lựa chọn ph−ơng pháp, đối t−ợng nghiên cứu 19 II - Cơ sở lý thuyết 21 2.1. Động học quá trình miết 21 2.1.1. Mô hình bài toán khi miết 21 2.1.2. Các chuyển động khi miết 22 2.2. Lựa chọn tốc độ miết 23 2.3. Lực, công suất khi miết 24 2.3.1. Lực tác dụng lên con lăn và phôi 24 2.3.2. Công khi miết 25 2.3.3. Công suất khi miết 25 2.4. Miết biến mỏng chi tiết hình trụ 26 III – Nội dung, kết quả nghiên cứu 29 3.1. Nghiên cứu khả năng biến dạng bằng miết ép 29 3.1.1.Tìm hiểu đặc tính biến dạng của một số vật liệu làm vỏ tên lửa 29 3.1.2. Nghiên cứu khả năng tạo hình các kết cấu rỗng 31 3.1.3. Thực nghiệm miết ống trụ 32 3.1.4. Thí nghiệm miết ống có côn 42 3.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh h−ởng đến quá trình miết biến mỏng 45 3.2.1. ảnh h−ởng của đặc tính vật liệu 45 3.2.2. ảnh h−ởng của mức độ biến dạng 46 3.2.3. ảnh h−ởng của trạng thái tổ chức vật liệu khi miết 48 3.2.4. ảnh h−ởng của các thông số công nghệ miết 49 3.2.5. ảnh h−ởng của các thông số dụng cụ miết 49 3.3. Nghiên cứu tạo phôi, miết ép thân động cơ tên lửa 50 3.3.1. Yêu cầu chung về vật liệu tên lửa 50 3.3.2. Phân tích kết cấu, vật liệu, công nghệ và lựa chọn mẫu động cơ, ph−ơng án công nghệ 53 3.3.3. Nghiên cứu chế thử vỏ động cơ tên lửa bằng ph−ơng pháp miết 56 2 3.3.4. Trang bị công nghệ miết ép 70 3.3.5. Kiểm tra đánh giá sản phẩm 71 IV - Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy miết 75 4.1. Nhiệm vụ thiết kế 75 4.2. Tiến trình thiết kế 75 4.2.1. Phần điện 75 4.2.2. Phần cơ khí 76 4.3. Đề xuất ph−ơng án cấu trúc phần cứng 76 4.4. Lựa chọn ph−ơng án 78 4.4.1. Khảo sát máy mẫu cần thiết kế 78 4.4.2. Lập ph−ơng án thiết kế 78 4.4.3. Tính toán động học, chọn kết cấu máy 80 4.4.4. Phần mềm điều khiển 81 4.4.5. Ghép nối các khối điều khiển 83 4.4.6. Cài đặt các phần mềm 83 4.5. Tính toán thiết kế máy miết 84 4.5.1. Tính toán sơ bộ tỷ số truyền của trục chính máy miết 84 4.5.2. Tính toán sơ bộ lực miết 85 4.5.3. Tính toán trục vít đai ốc bi 87 4.5.4. Tính chuyển động nội suy 102 4.5.5. Tính lực kẹp phôi, thiết kế cụm thủy lực 104 4.5.6. Nghiệm bền sơ bộ cụm trục chính 105 4.5.7. Tính toán thiết kế bộ con lăn miết 109 4.6. Kết quả thiết kế 111 4.7. Chế tạo, lắp ráp, hiệu chỉnh máy miết 113 4.7.1. Các nội dung thực hiện 113 4.7.2. Các công việc đảm bảo thực hiện 121 4.8. Đánh giá nghiệm thu sản phẩm trên máy miết CNC 122 4.8.1. Căn cứ đánh giá và yêu cầu kỹ thuật chung. 122 4.8.2. Kiểm tra độ chính xác máy. 123 Kết luận 126 Lời cảm ơn 128 Tài liệu tham khảo 129 3 Lời mở đầu Sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp chế tạo máy, hàng không, vũ trụ, ôtô, vũ khí, khí tài quân sự đặt ra những yêu cầu đối với công nghệ vật liệu, công nghệ cơ khí, công nghệ hoá học ngày càng cao về chất l−ợng, tính năng của các chi tiết, sản phẩm. Việc đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật nói trên dẫn tới cần có sự kết hợp giữa thiết kế kết cấu tối −u với nâng cao độ bền kết cấu và tính năng làm việc của sản phẩm. Song song với nghiên cứu các vật liệu mới, các kết cấu đặc biệt, việc nghiên cứu những ph−ơng pháp gia công nhằm khai thác triệt để tính dẻo, các cơ chế hoá bền để cải tạo tổ chức vật liệu đ−ợc đặc biệt quan tâm. Trong phạm vi của đề tài, chỉ nghiên cứu ứng dụng công nghệ miết ép biến mỏng, chế tạo các chi tiết làm việc ở điều kiện tải trọng, áp suất, nhiệt độ cao trong chế tạo vũ khí. Đề tài vừa nghiên cứu các nội dung lý thuyết, thực nghiệm để xây dựng công nghệ miết vỏ động cơ tên lửa, vừa có nhiệm vụ thiết kế, chế tạo thiết bị, trang bị công nghệ miết chuyên dụng, chế mẫu vỏ động cơ tên lửa. Từ những nghiên cứu về đặc tính biến dạng, gia công cơ - nhiệt luyện của vật liệu, đề tài nghiên cứu xây dựng công nghệ gia công biến dạng miết ép để chế tạo vỏ động cơ tên lửa. Những tính năng kỹ thuật của máy miết điều khiển CNC đ−ợc thiết kế trên cơ sở lựa chọn ph−ơng án cấu trúc phần cứng với cấu hình điều khiển, chọn card điều khiển CNC. Kết cấu động của máy đ−ợc thiết kế sử dụng tối đa các kết cấu tiêu chuẩn, sử dụng chức năng điều khiển điện tử thay cho truyền động cơ khí. 4 Ch−ơng 1 Tổng quan 1.1. Tổng quan về công nghệ, sản phẩm và thiết bị miết Miết là một ph−ơng pháp gia công kim loại bằng áp lực để tạo hình chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng d−ới tác dụng của lực công tác làm biến dạng dẻo cục bộ theo quỹ đạo xác định trên phôi quay. Công nghệ miết ép tạo hình đ−ợc biết đến từ nhiều thế kỷ tr−ớc. Ban đầu, những ng−ời thợ thủ công sử dụng các thiết bị thô sơ để miết tạo hình các tấm kim loại mỏng để tạo ra các đồ mỹ nghệ, vật dụng dạng tròn xoay nh−: nồi, bình hoa. Ng−ời ta sớm thấy rằng các sản phẩm tròn xoay rỗng bằng vàng, bạc, đồng... đ−ợc làm bằng cách này rất dễ dàng thực hiện, ng−ời thợ kim hoàn đã truyền cả sự ngẫu hứng xúc cảm nghệ thuật vào việc tạo hình mà không cần qua nhiều khuôn mẫu. Công nghệ miết ép đ−ợc áp dụng nhiều vào đồ dân dụng, công nghiệp, đặc biệt là những năm đầu thế kỷ 19. Vật liệu sử dụng chế tạo sản phẩm lúc này đã xuất hiện cả hợp kim nhôm, thép, các hợp kim có độ bền cao... Ngày nay, công nghệ miết ép đã đ−ợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau: hoá dầu, chế tạo máy, hàng dân dụng... Sản phẩm đ−ợc chế tạo bằng công nghệ này rất đa dạng, từ các chi tiết rỗng nhỏ vài mm đến các đáy bình áp suất đ−ờng kính tới 3ữ4m. Các chi tiết có hình dạng từ tròn xoay tới hình dạng rất phức tạp, trong công nghiệp hoá chất, hoá dầu, hàng không, vũ trụ... cũng đã đ−ợc thực hiện bằng công nghệ miết ép. Sản phẩm miết rất đa dạng và phong phú về chủng loại, hình dáng và kích cỡ, cũng nh− vật liệu của sản phẩm. Các ngành công nghiệp ứng dụng công nghệ miết là: công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp sản xuất ô tô, công nghiệp quốc phòng, v.v... Do đặc điểm của công nghệ miết là biến dạng cục bộ từng phần của sản phẩm nên công suất đòi hỏi của thiết bị miết nhỏ hơn rất nhiều so với công suất của các thiết bị khác dùng để chế tạo (bằng ph−ơng pháp biến dạng) cùng một loại sản phẩm đó. Miết cũng đ−ợc áp dụng trong sản xuất loạt nhỏ vì khi chế tạo khuôn dập vuốt mất nhiều thời gian và hiệu quả kinh tế không cao. Máy miết vạn năng có thể thực hiện các nguyên công sau: 5 - Miết chi tiết rỗng dạng tròn xoay (biến mỏng và không biến mỏng). - Là phẳng bề mặt chi tiết. - Miết cổ hẹp của các phôi trụ rỗng. - Cắt và cuốn mép. ống thành mỏng độ bền cao chịu áp lực lớn đ−ợc dùng nhiều trong công nghiệp hàng không, quân sự, chế tạo thiết bị thuỷ lực... Để ống chịu đ−ợc áp lực cao, vật liệu cần đ−ợc chế tạo để có tổ chức phù hợp có độ bền kết cấu lớn, thớ kim loại hình thành theo chiều xoắn h−ớng tiếp tuyến của ống. Các ống chế tạo bằng ph−ơng pháp miết ép thoả mãn các yêu cầu trên với giá thành không quá đắt. Do ống có kết cấu với độ bền cao, nhẹ, nên đã đ−ợc dùng nhiều trong chế tạo các chi tiết quan trọng của tên lửa, máy bay, vũ khí. Công nghệ này thay thế cho việc dùng các vật liệu hợp kim đặc biệt với những công nghệ phức tạp. 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong n−ớc * Trên thế giới: Hiện nay, các n−ớc công nghiệp phát triển trên thế giới (Nga, Đức, Anh, Pháp, Mỹ) đã đạt đ−ợc rất nhiều thành tựu trong việc áp dụng công nghệ miết để chế tạo những chi tiết tròn xoay, nhẹ, chịu tải cao, điều kiện làm việc khốc liệt với hệ số an toàn cao. Các máy miết hiện đại đ−ợc điều khiển theo ch−ơng trình số có công suất lớn đ−ợc dùng để chế tạo các chi tiết có độ bền cao, chiều dày lớn: đáy nồi hơi, bình chứa khí hóa lỏng, bình áp lực, chỏm cầu, v.v... Trên các máy có công suất trung bình điều khiển số, ng−ời ta đã chế tạo các chi tiết rỗng tròn xoay thành mỏng, hình dạng phức tạp. Các máy miết chuyên dụng đ−ợc thiết kế để chế tạo một số chủng loại sản phẩm xác định thì có kiểu dáng và kích th−ớc phù hợp với chủng loại sản phẩm đó: kiểu đứng, kiểu ngang. Một số loại máy miết: a) Máy miết nằm ngang: - Máy PS 60SS: công suất 65 kW, miết đ−ợc chi tiết có đ−ờng kính tới 1600, chiều dày vật liệu 12mm. 6 - Máy PS-90: công suất 90 kW, miết đ−ợc chi tiết có đ−ờng kính tới 1600, chiều dày vật liệu 15mm. - Máy PS-110SS: công suất 110 kW, miết đ−ợc chi tiết có đ−ờng kính tới 2100, chiều dày vật liệu 18mm. b) Máy miết đứng: - Máy VDM 4000E: công suất 160 kW, miết đ−ợc chi tiết có đ−ờng kính tới 4m, chiều dày vật liệu 30mm. - Máy VDM 6000E: công suất 250 kW, miết đ−ợc chi tiết có đ−ờng kính tới 6m, chiều dày vật liệu 30mm. * Trong n−ớc: Hiện các cơ sở cơ khí trong n−ớc ch−a sản xuất máy miết, các thiết bị miết sử dụng hiện nay cho miết không biến mỏng đ−ợc nhập chủ yếu từ n−ớc ngoài. + Các cơ sở áp dụng công nghệ miết chế tạo các mặt hàng dân dụng: - Công ty Sắt tráng men Hải phòng. - Công ty Kim khí Thăng long. - Các công ty sản xuất đồ hộp, bao bì. - Các công ty sản xuất phụ tùng ô tô, xe máy. + Các cơ sở áp dụng công nghệ miết không biến mỏng chế tạo các mặt hàng công nghiệp: - Công ty Thiết bị áp lực: các máy miết đáy nồi hơi. - Công ty Lilama: máy vê chỏm cầu PPM-600Tx6 đ−ờng kính tới 5m, vật liệu dày 35mm. Nói chung, việc áp dụng công nghệ miết ở n−ớc ta còn rất hạn chế. Đó là do các nguyên nhân: - Các tính năng của công nghệ miết còn ít đ−ợc biết đến. - Ch−a có khả năng đầu t− thiết bị, nhất là các thiết bị miết chuyên dùng hiện đại. Với những −u điểm nổi trội của ph−ơng pháp miết trong chế tạo các chi tiết tròn xoay từ phôi tấm và phôi ống thì việc nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ và thiết bị miết ép trong giai đoạn hiện nay là rất cần thiết. Đất n−ớc 7 Hình 1.2: Tạo hình bằng ph−ơng pháp miết từ phôi phẳng và phôi không gian đang trên đà công nghiệp hóa và hiện đại hóa nên rất cần có chính sách hợp lý đầu t− cho lĩnh vực miết ép để trở thành một yếu tố thúc đẩy ngành cơ khí nội địa phát triển. Hình 1.1: Các dạng sản phẩm miết 1.1.2. Phân loại công nghệ và sản phẩm Các ph−ơng pháp miết đ−ợc phân loại nh− sau: a) Theo đặc điểm phôi: - Miết phôi phẳng. - Miết phôi ống. - Miết phôi dạng thể tích (ít phổ biến). 8 b) Theo hình dạng sản phẩm: - Tròn xoay: ƒ Sản phẩm dạng cầu. ƒ Sản phẩm dạng côn. ƒ Sản phẩm dạng trụ. - Không tròn xoay (xoáy ốc). c) Theo cặp dụng cụ gây biến dạng: - D−ỡng trong - con lăn miết. - D−ỡng ngoài - con lăn miết. - Không có d−ỡng - con lăn miết. Hình 1.3: Một số dạng sản phẩm miết chủ yếu và các b−ớc công nghệ 9 Hình 1.5: Miết biến mỏng ống với cối quay Hình 1.4: Miết chi tiết hình côn không dùng d−ỡng miết 10 Hình 1.6: Miết thuận (a) và miết ng−ợc (b) a) (drawing type spin forging) b) (extruding type spin forging) d) Theo dạng gia công và yêu cầu của sản phẩm: - Miết tạo hình: trong và sau quá trình tạo hình, chiều dày của vật liệu không thay đổi (conventional spinning). - Miết biến mỏng: là công nghệ làm thay đổi chiều dày của phôi trong quá trình tạo hình sản phẩm (spin forging). Th−ờng độ biến mỏng đạt tới 30%. Công nghệ này đ−ợc ứng dụng rất rộng rãi để chế tạo các chi tiết đối xứng. - Miết nâng cao chất l−ợng bề mặt sản phẩm: mục đích tăng độ nhẵn bóng và tạo ra sự biến cứng trên bề mặt sản phẩm mà không làm thay đổi chiều dày cũng nh− hình dạng sản phẩm. e) Theo h−ớng biến dạng của vật liệu và chuyển động t−ơng đối của dụng cụ: - Miết thuận: chiều chuyển động của dụng cụ miết cùng chiều với h−ớng chảy của vật liệu. - Miết ng−ợc: chiều chuyển động của dụng cụ miết và chiều chảy của kim loại ng−ợc h−ớng nhau trong quá trình miết. 11 1.1.3. Đặc điểm công nghệ miết, yêu cầu về vật liệu a) Kích th−ớc sản phẩm: Công nghệ miết có thể đ−ợc áp dụng để chế tạo các sản phẩm cỡ lớn (đ−ờng kính tới 6m, chiều dày sản phẩm 40mm). Khi miết kim loại bị biến cứng mãnh liệt hơn khi dập vuốt nên chi tiết đ−ợc miết qua một số nguyên công cần phải đ−ợc ủ trung gian. b) Một số thông số công nghệ miết: ™ Tốc độ miết phù hợp với loại vật liệu, sản phẩm: Vật liệu Tốc độ (vòng/phút) Thép mềm 400 ữ 600 Nhôm 800 ữ 1200 Đuyra 500 ữ 900 Đồng 600 ữ 800 Đồng thau 800 ữ 1100 ™ Khi miết mỏng, trị số mức độ biến dạng cho phép đối với thép cacbon thấp và thép không gỉ phải nhỏ hơn 75%, khi chế tạo các chi tiết bán cầu thì không đ−ợc v−ợt quá 50%. ™ Giới hạn đ−ờng kính t−ơng đối của sản phẩm miết: dmin/D = 0,2 ữ 0,3 trong đó: - dmin: đ−ờng kính sản phẩm, - D: đ−ờng kính phôi. Đối với các sản phẩm dạng trụ, kích th−ớc t−ơng đối có thể dmin/D = (0,6 ữ 0,8) hoặc chiều dày t−ơng đối: 5,21005,0 ≤≤ D S . c) Độ chính xác của công nghệ miết: Ph−ơng pháp miết có thể tạo ra đ−ợc sản phẩm có cấp chính xác 6; sai lệch của sản phẩm có thể từ (0,001 ữ 0,002) đ−ờng kính sản phẩm. 12 d) Một số thông số kỹ thuật cơ bản miết chi tiết hình côn điển hình: áp lực riêng khi miết 250 ữ 280 KG/mm2 Chiều dày vật liệu 20 mm Góc miết 2αmin = 300 Tốc độ miết 300 m/phút B−ớc miết 0,012 ữ 2 mm/vòng Bôi trơn Dầu Làm nguội N−ớc e) Yêu cầu vật liệu gia công bằng miết: Miết là ph−ơng pháp gia công dựa trên khả năng biến dạng dẻo của kim loại, vì vậy cần có một số yêu cầu riêng đối với phôi và vật liệu gia công. Độ ổn định và chất l−ợng của sản phẩm trong quá trình tạo hình phụ thuộc vào chất l−ợng của phôi. Sự tồn tại các gỉ sét, các vết x−ớc trên bề mặt phôi làm giảm khả năng biến dạng của phôi và dẫn đến các khuyết tật. Các phôi tròn cần loại bỏ các vết nứt, ba via và các vết x−ớc. Độ đảo của phôi khi quay so với trục miết không đ−ợc lớn hơn 0,3ữ0,5mm. Trong tr−ờng hợp độ đảo v−ợt quá giới hạn quy định cần phải khử tr−ớc khi miết. Vật liệu của phôi để miết cần phải thoả mãn không chỉ mục đích, điều kiện làm việc của chi tiết đ−ợc chế tạo mà càn phải thoả mãn các yêu cầu công nghệ cho tính chất, khả năng biến dạng của chúng. Sự thích hợp của vật liệu để miết ép đ−ợc quy định tr−ớc hết bởi cơ tính của nó: giới hạn chảy σs và giới hạn bền σB. Tính dẻo gồm độ giãn dài t−ơng đối δ và độ thắt tỉ đối ψ. Với vật liệu có δ lớn thì khả năng gia công bằng miết ép lớn hơn, ng−ợc lại với việc tăng độ cứng thì quá trình miết ép gặp khó khăn hơn. Đối với thép tấm đ−ợc sử dụng để miết sâu cần có tỷ lệ giữa giới hạn chảy và độ bền σs/σB≤0,65. Ngoài ra tính nhạy của thép đối với sự hoá già có ảnh h−ởng xấu đến miết. Hoá già của thép là sự thay đổi cơ tính của vật liệu khi bảo quản, xảy ra do những quá trình vật lý phức tạp diễn ra trong tổ chức tế vi của kim loại. Đặc biệt tình trạng hoá già xảy ra mạnh với thép sôi. Do có hoá già nên giới hạn chảy dần 13 dần tăng lên còn độ dẻo thì giảm. Tốc độ hoá già tăng lên đáng kể khi tăng nhiệt độ. Sự so sánh thời gian hoá già của thép các bon thấp khi nhiệt độ khác nhau cho trong bảng 1.1. Bảng 1.1 Nhiệt độ 0C 15 21 100 120 150 Thời gian hoá già 1 năm 6 tháng 4 giờ 1 giờ 10 phút Thí nghiệm cho thấy rằng, thép sôi qua 6-7 tháng bảo quản trong kho thì không thể dùng để miết sâu đ−ợc. Thép đã hoá già khi miết có khuynh h−ớng cho phế phẩm bởi các vết nứt. Sự hoá già dẫn đến tăng độ cứng và độ bền, làm giảm tính dẻo và độ dai va đập. Ng−ời ta khử bỏ một phần hiện t−ợng xấu liên quan đến sự hoá già của thép nhờ gia công thép trên máy cán nhiều trục. Cán thép phải đ−ợc thực hiện ngay tr−ớc khi miết vì sự hoá già xuất hiện chỉ qua 1-2 ngày sau khi cán. Khi miết các thép sôi có thể tạo trên bề mặt các dải chảy làm ảnh h−ởng đến chất l−ợng bề mặt chi tiết gia công. Các chỉ số tốt nhất nhận đ−ợc khi miết thép có cấu trúc đ−ợc đặc tr−ng bởi độ đẳng h−ớng, độ lớn và độ đồng đều của hạt. Các giá trị độ lớn hạt phù hợp đ−ợc tìm ra nhờ thực nghiệm, đối với kim loại dày 2mm, độ hạt phù hợp cho miết là N0 6 và 7. Thép có độ hạt nhỏ hơn có độ dẻo thấp hơn và độ đàn hồi cao hơn. Hạt lớn thì bề mặt chi tiết sau gia công có độ bóng thấp, chất l−ợng bề mặt không tốt. Giá trị không đồng đều của hạt dẫn tới tạo thành vết nứt do biến dạng không đều. Thép ferit có thành phầm peclit tấm không lớn lăm là thép có cấu trúc −u việt nhất để miết sâu. Peclit hạt đảm bảo sự biến dạng tốt. Sự tồn tại peclit tấm trong thép làm giảm độ đàn hồi của nó vì thế ở các nguyên công tạo hình việc nhận đ−ợc các chi tiết có kích th−ớc chính xác đ−ợc đảm bảo. Đối với thép tấm mà có một trong những đặc điểm sau thì không dùng để miết sâu đ−ợc: 14 - Độ dày không đồng đều, có sự dao động lớn vì khi đó sẽ tạo thành các nếp gấp và các chỗ bị dát mỏng quá cũng hình thành và có thể gây ra đứt tại chỗ có chiều dày nhỏ - Chế độ ủ thép tấm không đúng do vậy nhận đ−ợc cấu trúc kim loại hạt quá lớn. - Thành phần các bon trong thép không đúng theo tiêu chuẩn và các thành phần mangan, đồng, phốt pho cao. - Có các chỗ nứt hoặc tạp chất. Sự biến cứng của kim loại cũng có ảnh h−ởng nhiều đến quá trình miết. Mức độ biến cứng khi miết phụ thuộc vào: khả năng biến cứng của từng loại vật liệu, mức độ biến dạng, bán kính góc l−ợn ở đỉnh con lăn miết, bán kính ở mặt trục miết, c−ờng độ ứng suất kéo, khe hở giữa con lăn miết và trục miết, khả năng bôi trơn. Theo khả năng biến cứng của kim loại sử dụng để miết ng−ời ta chia ra làm hai nhóm: - Nhóm có độ biến cứng cao gồm: thép không gỉ, đồng ủ, hợp kim titan. - Nhóm có độ biến cứng trung bình gồm: thép 08, 10, 15, đồng thanh, nhôm ủ. Để khắc phục hiện t−ợng biến cứng ng−ời ta phải phân ra số nguyên công ít nhất có thể, nhất là đối với nhóm kim loại có độ biến cứng cao và đồng thời tiến hành ủ phôi trung gian giữa các nguyên công. Ngoài ra phải chọn các chế độ công nghệ gia công hợp lý. Nh− vậy chất l−ợng của vật liệu phôi càng cao thì càng cần nhiều các nguyên công miết, có thể không cần ủ phôi trung gian giữa các nguyên công để chất l−ợng của chi tiết gia công đ−ợc đảm bảo theo yêu cầu. Việc lựa chọn vật liệu cho phôi đáp ứng đ−ợc yêu cầu của chi tiết gia công và công nghệ miết là hết sức quan trọng và cần thiết nhằm đảm bảo cho quá trình miết đ−ợc thực hiện có năng suất cao và chất l−ợng đ−ợc đảm bảo. Tóm lại, có thể nêu những đặc điểm, yêu cầu cơ bản đối với vật liệu trong gia công bằng miết nh− sau: - Có tính dẻo đáp ứng đ−ợc biến dạng mức độ cao trong quá trình miết, đặc biệt ở những b−ớc đầu có thể đạt tới 30-40% 15 - Có khả năng hồi phục tính dẻo bằng gia công nhiệt (xử lý nhiệt khử ứng suất, phục hồi tính dẻo, gia công nhiệt chuẩn bị cho biến dạng kết thúc…) - Với các chi tiết cần độ bền kết cấu,
Tài liệu liên quan