Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp chế tạo quan trọng trong ngành cơ khí, cho phép tạo ra các chi tiết với hình dạng và kích thước đa dạng. Bài viết này sẽ đi sâu vào khái niệm, các phương pháp gia công áp lực cơ bản và ứng dụng của chúng trong thực tế.
 

1. Khái niệm chung về gia công kim loại bằng áp lực

• Định nghĩa:
  • Gia công kim loại bằng áp lực là quá trình biến dạng kim loại dưới tác dụng của ngoại lực, dựa trên tính dẻo của kim loại.
  • Kim loại được biến đổi hình dạng mà không bị phá hủy cấu trúc.
• Ưu điểm:
  • Phương pháp gia công không phoi, ít hao tổn kim loại.
  • Năng suất cao, tiết kiệm thời gian và chi phí.
  • Cải thiện chất lượng cơ tính của kim loại.
  • Tạo ra các chi tiết có độ bền và độ chính xác cao.
• Các phương pháp gia công áp lực cơ bản:
  • Cán: ép kim loại giữa hai trục quay.
  • Kéo sợi: kéo dài phôi qua lỗ khuôn.
  • Ép kim loại: nén kim loại trong khuôn kín qua lỗ khuôn ép.
  • Rèn: biến dạng kim loại bằng lực đập hoặc lực ép.
    • Rèn tự do: biến dạng kim loại không bị hạn chế trong khuôn khổ nhất định.
    • Rèn khuôn (dập thể tích): biến dạng kim loại trong lòng khuôn có hình dáng và kích thước nhất định.
  • Dập tấm: chế tạo chi tiết từ phôi liệu dạng tấm.

2. Sự biến dạng của kim loại

• Các giai đoạn biến dạng:
  • Biến dạng đàn hồi: biến dạng tạm thời, biến mất khi ngừng tác dụng lực.
  • Biến dạng dẻo: biến dạng vĩnh cửu, duy trì sau khi ngừng tác dụng lực.
  • Biến dạng phá hủy: biến dạng dẫn đến phá vỡ cấu trúc kim loại.
• Bản chất của biến dạng dẻo:
  • Sự trượt: dịch chuyển song song tương đối giữa các phần mạng tinh thể.
  • Song tinh: dịch chuyển tương đối của các mặt nguyên tử, tạo sự đối xứng.
  • Sự biến dạng giữa các tinh thể: trượt tương đối giữa các đơn tinh ở vùng tinh giới hạt.
• Ảnh hưởng của gia công áp lực đến tính chất và tổ chức kim loại:
  • Gia công nguội:
    • Biến cứng kim loại, giảm tính dẻo, tăng độ bền và độ cứng.
    • Thay đổi dạng hạt, kéo dài hạt theo hướng biến dạng.
  • Gia công nóng:
    • Hiện tượng biến cứng được khử ngay do hiện tượng kết tinh lại.
    • Tính dẻo được duy trì, gia công liên tục.
  • Tạo tổ chức thớ hoặc tấm, ảnh hưởng đến cơ tính vật liệu theo hướng.
  • Các nguyên tắc thiết kế và chế tạo chi tiết liên quan đến tổ chức thớ.

3. Ứng dụng của gia công kim loại bằng áp lực

• Ngành cơ khí chế tạo máy:
  • Chế tạo các chi tiết máy móc, thiết bị.
  • Sửa chữa các chi tiết máy.
• Ngành xây dựng và kiến trúc:
  • Sản xuất các kết cấu thép, vật liệu xây dựng.
  • Chế tạo các chi tiết trang trí kiến trúc.
• Ngành cầu đường:
  • Sản xuất các chi tiết kết cấu cầu, đường ray.
  • Chế tạo các thiết bị an toàn giao thông.
• Ngành hàng tiêu dùng:
  • Sản xuất các đồ gia dụng, dụng cụ nhà bếp.
  • Chế tạo các sản phẩm kim loại phục vụ đời sống.
• Ngành công nghiệp ô tô, hàng không, đóng tàu:
  • Sản xuất các bộ phận, chi tiết máy móc cho các ngành công nghiệp.
• Ngành công nghiệp điện tử:
  • Sản xuất các bộ phận, chi tiết kim loại cho các thiết bị điện tử.

4. Ưu điểm và nhược điểm của gia công kim loại bằng áp lực

• Ưu điểm:
  • Tiết kiệm vật liệu, giảm chi phí sản xuất.
  • Năng suất cao, thời gian gia công ngắn.
  • Cải thiện chất lượng cơ tính của kim loại.
  • Tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao.
  • Phù hợp với sản xuất hàng loạt.
• Nhược điểm:
  • Yêu cầu thiết bị và khuôn mẫu chuyên dụng, chi phí đầu tư cao.
  • Khó gia công các chi tiết có hình dạng quá phức tạp.
  • Có thể gây ra ứng suất dư trong vật liệu.
  • Yêu cầu tay nghề người vận hành cao.

Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp chế tạo hiệu quả và đa dạng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Việc lựa chọn phương pháp gia công phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật, số lượng sản phẩm và chi phí sản xuất.