CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG UỐN KIM LOẠI
2.3 Giới thiệu về khuôn ép và các yêu cầu kỷ thuật
2.3.3 Vật liệu chế tạo khuôn
Những chi tiết làm việc của khuôn ép (chày và cối) thông thường làm việc trong điều kiện chịu va đập, chịu áp lực cao, chị ăn mòn, và có khi làm việc trong trạnh thái đốt nóng. Hình dáng của chúng thường phức tạp và phải giữ hình dáng sau gia công nhiệt luyện.
Xuất phát từ đó mà vật liệu chế tạo khuôn ép cần phải có độ cứng cao, độ bền cao, và tính chịu mài mòn tốt.
Trong quá trình chế tạo những chi tiết của khuôn ép cần đặc biệt chú ý đến công nghệ nhiệt luyện, để đảm bảo độ cứng và tổ chức của kim loại.
Khi chọn vật liệu làm khuôn cần chú ý đến:
- Đặc điểm của các nguyên công dập.
- Vật liệu được gia công.
- Quy mô sản xuất.
Các loại vật kiệu dùng để chế tạo khuôn bao gồm:
Thép các bon có tính tôi thấp, ứng suất dư bên trong nhiều, do quá trình làm nguội khi tôi xảy ra nhanh chóng. Độ “nhạy” với nhiệt cao làm giảm độ bền của thép.
- Thép để gia công sau khi ủ và sau khi tôi có độ cứng bề mặt cao, tính chịu mài mòn tốt.
- Thép CD70, CD70A , CD80 dùng để chế tạo những chi tiết mỏng chịu va đập. Những chi tiết này không yêu cầu có độ cứng cao: như tấm trượt, chêm, chèn, chốt định vị, vòng ép. Chày cối hình đơn giản, làm việc nhẹ.
- CD10A, CD11A chày cối của khuôn cắt, đột, dập, vuốt có hình dáng đơn giản và không lớn lắm.
Thép dụng cụ hợp kim thấp, có tính thấm tôi tốt, độ bền cao hơn so với thép các bon. Độ nhạy và độ lớn lên của hạt khi đốt nóng thấp, ít bị biến dạng khi làm nguội.
7CrV, 9CrV, 11Cr, 17Cr: dùng để chế tạo phần làm việc của khuôn cắt, đột tạo hình với kích thước hay đường kính đến 35 mm.
Thép hợp kim thấp tôi cao:
- Thép hợp kim nhóm này có tính thấm tôi cao. Điều đó cho phép chế tạo những chi tiết làm việc của khuôn dập có tiết diện lớn.
- Thép mác Cr có nhược điểm là tổ chức các bít không đồng đều. Nó ít sử dụng đối với nhiều loại khuôn dập.
- Thép 9CrSi có độ cứng cao sau khi ủ và khó gia công, dễ bị oxi hóa, không được nung trong lò đốt bằng ngọn lửa.
- Thép CrWMn có độ dao động lớn về tính tôi được và tính thấm tôi. Tổ chức cacbit không đồng đều.
- Thép CrWSiMn có tổ chức đồng đều hơn, nhiệt độ tôi thấp hơn và tính thấm tôi lớn hơn so với các loại thép kể trên.
Nói chung thép Cr, 9CrSi, CrWMn, CrWSiMn dùng để chế tạo khuôn dập cắt tinh, sữa tinh, vòng cắt phức tạp và đòi hỏi chính xác.
Thép hợp kim thấm tôi rất cao:
- Thép hợp kim nhóm này được chia ra: thép crôm, thép có 5÷6 % Cr, và thép hợp kim phức tạp.
- Thép crôm cao: Cr12Mo, Cr12V1 và Cr12, vượt các loại thép khuôn dập khác về độ thấm tôi. Nhược điểm chủ yếu của nó là tổ chức không đồng đều, điều đó gây nên sự khác nhau về tính chất cơ học theo những hướng khác nhau. Một nhược diểm nữa là nhiệt độ tôi cao.
- Thép Cr12 không nên dùng với khuôn dập có hình dáng phức tạp hay làm việc có đốt nóng.
- Thép Cr12m có tính chất cơ hoc tốt hơn thép Cr12.
Đối với những khuôn dập làm việc với tải trong lớn (lực dập lớn, chấn động mạnh) thì tốt hơn cả là dung thép Cr12V1. Thép Cr12V1 có tính “linh hoạt” trong gia công nhiệt luyện.
Thép nhóm này dùng để chế tạo chày cối của khuôn dập vuốt, uốn thành hình, ép chảy có hình dáng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao.
Thép nhóm này có hàm lương crom và các bon thấp hơn so với thép crôm cao. Nó có độ dai lớn hơn và tổ chức tương đối đồng đều hơn. Thép Cr6WV, 9Cr5 chế tạo chày, cối dập vuốt lớn, cối để ép chảy thép.
Thép hợp kim phức tạp: có độ bền cao ( lớn hơn 20% so với thép có 6÷12
% Cr). Tổ chức rất đồng đều, hạt nhỏ, ít “nhạy” đối với việc đốt nóng và thoát các bon. Kích thước và hình dáng không thay đổi khi tôi.
- Thép 7CrMn, 2WMo, dùng để ché tạo khuôn cắt, đột, tải trọng lớn, hình dáng phức tạp.
Thép gió (75W18V, 90W9V2, P18M, P9M) Dùng để chế tạo chày cối khuôn ép chảy thép.
Hợp kim cứng
Hợp kim cứng có độ cứng và mài mòn rất cao. Làm việc chịu uốn và đặc biệt chịu kéo kém. Nền tảng của hợp kim này là các bít vônfram và liên két các bon ( nhóm BK)
Hợp kim cứng dùng để chế tạo chày cối khi làm việc có những vòng ôm chặt bên ngoài.
- WCo8, WCo10 ( WCo8B, BK10M) dùng để chế tạo chày cối dập vuốt, thành hình ép chảy-làm việc chịu mài mòn, yêu cầu độ tinh sạch bề mặt và đọ chính xác cao.
- BK15, BK20 (BK15M, BK20M) dùng để chế tạo chày uốn, thành hình chịu lực lớn, khuôn cắt hình và đột lỗ những chi tiết từ thép đã tôi.
- BK25, BK30_chế tạo khuôn dập tách (khuôn xấu) đòi hỏi độ bền cao.
Khuôn có tiết diện nguy hiểm, kém bền do hình dáng đặc biệt của chi tiết dập, khuôn thành hình, khuôn chồn, và ép chảy.
Hợp kim đồng- vàng- nhôm
Dùng để chế tạo cối dập vuốt khi dập thép không gỉ. Đặc điểm của nó là chống lại sự dính kim loại trong quá trình dập vuốt.
Tóm lại: Đối với máy ép này thì vật liệu làm khuôn được làm từ vật liệu thép CD80A nhiệt luyện đến độ cứng 58÷62 HRC. Theo tiêu chuẩn của Việt Nam CD80A có nghĩa là:
- CD: Thép dụng cụ
- 80: Thành phần cácbon trong thép là 0,8 % - A: Ký hiệu thép chất lượng cao
Ta có thể sử dụng máy phay CNC để gia công các loại khuôn ép, ta chế tạo các loại đồ gá chuyên dùng để gá các loại khuôn ép trên bàn máy. Đây là phương pháp gia công đạt độ chính xác cao. Tuy nhiên xét dạng sản xuất loạt nhỏ và chi tiết chày cối không cần độ chính xác cao nên ta dùng các phương pháp gia công truyền thống đễ gia công bộ chày cối.