Giáo trình Chế tạo khuôn dập vuốt

 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
 Tác giả: Đào Ngọc Phương
GIÁO TRÌNH
CHẾ TẠO KHUÔN DẬP VUỐT
Hà Nội – 2012
LỜI NÓI ĐẦU
	Hiện nay, nhu cầu giáo trình dạy nghề để phục vụ cho các trường Cao đẳng, Trung học chuyên nghiệp và Dạy nghề trên phạm vi toàn quốc ngày càng một tăng, đặc biệt là những giáo trình đảm bảo tính khoa học, hệ thống, ổn định và phù hợp với thực tế công tác dạy nghề nước ta. Trước nhu cầu đó Trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hà nội có bề dày truyền thống và kinh nghiệm giảng dạy gần 40 năm trong lĩnh vực đào tạo về: các nghề trong cơ khí như nguội chế tạo, nguội sửa chữa máy công cụ, nghề cắt gọt kim loại, nghề hàn, nghề điện tử, điện lạnh, trong đó những nghề thuộc cơ khí là những nghề truyền thống và thế mạnh của nhà trường và để xây dựng “ Tủ sách dạy nghề”.
	Nhằm giúp cho học sinh, sinh viên hiểu được nguyên lý, cấu tạo và cách chế tạo các khuôn dập nguội trong sản xuất cũng như công nghệ chế tạo các loại khuôn mẫu bằng phương pháp thủ công hay chuyên dùng, chúng tôi tổ chứ biên soạn cuốn “ Giáo trình chế tạo khuôn dập vuốt”. Nội dung cuốn sách gồm 4 bài giới thiệu về: kết cấu chày cối khuôn dập cắt và các thông số trong khuôn dập cắt, chế tạo khuôn dập cắt cùng phương pháp công nghệ gia công bằng tia lửa điện.
	Trong quá trình biên soạn giáo trình mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiết sót nhất định. Chúng tôi mong được sự đóng góp ý kiến xây dựng của các nhà chuyên môn, các đồng nghiệp và bạn đọc.
	Xin chân thành cảm ơn !
 Hà Nội, ngày 8 tháng 12 năm 2012
 Tham gia biên soạn giáo trình
Đào Ngọc Phương
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
1
Tuyên bố bản quyền
2
MỤC LỤC
3
TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH
8
CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO
9
A. LÝ THUYẾT.
BÀI 1: THÔNG SỐ CHẾ TẠO KHUÔN DẬP CẮT
12
BÀI 1.1: KẾT CẤU CHÀY CỐI KHUÔN DẬP CẮT
12
1. Khái niệm và vai trò của cắt hình, đột lỗ.
12
1.1. Khái niệm.
12
1.2 . Vai trò.
12
1.3. Định nghĩa
12
2. Yêu cầu cơ bản chày và cối khuôn dập cắt.
13
2.1. Nguyên lý làm việc của khuôn dập cắt.
13
2.2. Yêu cầu cơ bản chày và cối khuôn dập cắt
14
3. Kết cấu chày và cối khuôn dập cắt
15
3.1.Kết cấu chày.
15
3.2. Kết cấu cối.
19
3.3. Chày, cối ghép đoạn
23
3.4. Chày cối khuôn cắt liên hợp
23
3.5. Kết cấu khuôn cắt
24
B. THẢO LUẬN NHÓM
33
1. Chia nhóm
33
2. Các nhóm thảo luận
33
C. BÀI TẬP VỀ NHÀ
33
BÀI 1.2: THÔNG SỐ CHẾ TẠO KHUÔN DẬP CẮT
33
A. LÝ THUYẾT
33
4. Khe hở giữa chày và cối
33
4.1. Ý nghĩa
33
4.2. Kết luận
34
5. Dung sai chế tạo chày và cối
37
5.1 Khái niệm
37
6. Vật liệu chế tạo khuôn
44
6.1. Cơ sở lựa chọn vậy liệu chế tạo
44
6.2. Vật liệu chế tạo chày cối
51
7. Phương pháp chế tạo khuôn dập cắt
54
7.1. Chế tạo theo phương pháp gia công nguội
54
7.2. Chế tạo theo phương pháp cắt dây, máy tiên tiến
56
8. Các dạng sai hỏng khi chế tạo khuôn dập cắt
56
8.1. Nứt, vỡ khuôn
56
8.2. Độ cứng không đạt
57
8.3. Mài mòn không đều
57
8.4. Hiện tượng bong tróc, bám dính phôi
57
9. Kiểm tra
58
9.1. Tính kích thước chày và cối để cắt hình một sản phẩm
58
9.2. Tính kích thước chày và cối khi đột lỗ
58
B. THẢO LUẬN NHÓM
58
1. Chia nhóm
 58 
2. Các nhóm thảo luận
58
C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
58
BÀI 2: GIA CÔNG KHUÔN DẬP CẮT
59
BÀI 2.1: GIA CÔNG CHÀY, CỐI ĐƠN GIẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NGUỘI
59
A. LÝ THUYẾT
59
1. Lập trình tự gia công các chi tiết chính của khuôn
59
1.1. Lập trình tự gia công chày
59
1.2. Lập trình tự gia công cối.
62
1.3. Lập trình tự gia công tấm gá chày
64
B. THẢO LUÂN NHÓM
66
C. THỰC HÀNH
66
1. Vật tư- thiết bị- dụng cụ.
66
2. Quy trình thực hiện
67
2.1. Điều kiện thực hiện
67
2.2. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ cho gia công
67
2.3 . Trình tự gia công
68
3. Chia nhóm.
84
4. Hướng dẫn thực hiện
85
5. Các dạng sai hỏng- nguyên nhân- biện pháp khác phục
85
D. DÁNH GIÁ KẾT QUẢ.
85
E. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
86
BÀI 2.2: GIA CÔNG KHUÔN DẬP CẮT TRÊN MÁY CẮT DÂY
87
A. LÝ THUYẾT.
87
1. Lập trình tự gia công các chi tiết chính của khuôn
88
1.1. Lập trình tự gia công chày
88
1.2. Lập trình tự gia công cối
114
2. Giới thiệu về máy cắt dây CNC
116
2.1. Tên gọi
116
2.2. Đặc tính kỹ thuật
119
2.3. Công dụng
122
3. Giới thiệu phầm mềm ứng dụng Mastercam trong cắt dây
123
B. THẢO LUẬN NHÓM
131
C. THỰC HÀNH.
131
1. Vật tư – Thiết bị - Dụng cụ
131
2. Quy trình thực hiện
132
2.1. Kiểm tra sơ bộ máy
133
2.2. Khởi động máy
133
2.3. Kiểm tra định kỳ
145
3. Chia nhóm
145
4. Hướng dẫn thực hiện
145
D. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
146
E. TÓM TẮT BÀI
146
F. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
146
BÀI 2.2.1: GIA CÔNG CẮT DÂY KHUÔN CHẶC CẮM Ổ ĐIỆN.
152
A. LÝ THUYẾT
152
1. Kết cấu khuôn
152
2. Các bộ phận chủ yểu của khuôn dập
153
2.1. Các chi tiết thuộc nhóm công nghệ
154
2.2. Các chi tiết thuộc nhóm kết cấu
154
3. Phân loại khuôn
155
3.1. Phân loại khuôn
155
3.2. Giới thiệu một số bộ khuôn
156
4. Thiết kế khuôn dập cắt
160
4.1. Khái niệm
160
4.2. Những yếu tố của máy dập ảnh hưởng đến thiết kế khuôn
161
4.3. Trọng tâm khuôn dâp
164
4.4. Thiết kế đầu dập (chày)
165
4.5. Thiết kế khuôn cối
170
4.6. Thiết kế bộ phận định liệu phôi
174
4.7. Thiết kế bộ phận dẫn hướng của khuôn
176
B. THẢO LUẬN NHÓM
181
C. THỰC HÀNH.
181
1. Vật tư – Thiết bị - Dụng cụ.
181
2. Quy trình thực hiện
182
2.1. Vẽ chi tiết gia công
182
2.2. Bản trình tự gia công chày và cối
185
2.3. Bản trình tự gia công các chi tiết khác của khuôn
187
2.4. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
188
2.5. Trình tự gia công
189
3. Chia nhóm
209
4. Hướng dẫn thực hiện
210
5. Các dạng sai hỏng- Nguyên nhân – Biên pháp khắc phục
210
D. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
212
E. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
213
BÀI 2.2.2. GIA CÔNG MÁY CẮT DÂY KHUÔN ĐỘT BAO CHÌA KHÓA
215
A. LÝ THUYẾT
215
1. Kết cấu khuôn
215
2. Các bộ phận chủ yểu của khuôn dập
216
2.1. Các chi tiết thuộc nhóm công nghệ
216
2.2. Các chi tiết thuộc nhóm kết cấu
217
3. Phân loại khuôn.
218
4. Thiết kế khuôn đập cắt.
219
4.1. Khái niệm
219
4.2. Những số liệu máy dập liên quan đến thiết kế khuôn
220
4.3. Trọng tâm khuôn dập
225
4.4. Thiết kế đầu chày dập
226
4.5. Thiết kế khuôn cối
227
4.6. Thiết kế bộ phận định liệu phôi
229
4.7. Thiết kế bộ phân dẫn hướng của khuôn
230
4.8. Thiết kế bộ phận cấp vật liệu, tháo vật liệu, ép cạnh
231
B. THẢO LUẬN NHÓM
232
C. THỰC HÀNH
232
1.Vật tư – Thiết bị - Dụng cụ
232
2. Quy trình thực hiện
233
2.1. Vẽ chi tiết gia công
233
2.2. Bản trình tự gia công chày và cối.
237
2.3. Bản trình tự gia công các chi tiết khác của khuôn
238
2.4. Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ phục vụ cho gia công
240
2.5. Trình tự gia công
241
3. Chia nhóm
254
4. Hướng dẫn thực hiện
255
5. Các dạng sai hỏng – Nguyên nhân- Biện pháp khắc phục
255
D. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
256
E. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
256
Phụ lục
260
TÀI LIỆU THAM KHẢO
289
TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH
Tên đầy đủ
Viết tắt
A. COMPUTER(IZED) NUMERICAL(LY) CONTROL(LED)
CNC
B. ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING.
EDM
C. WIRE-CUT ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING HAY WIRE ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING.
WEDM
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO CHẾ TẠO
KHUÔN DẬP CẮT
Mã mô đun: MĐ 29
Thời gian mô đun: 150 giờ (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành:120 giờ)
I-VỊ TRÍ TÍNH CHẤT MÔ ĐUN:
-Vị trí: Mô đun chế tạo khuôn dập cắt là môn quan trọng trong nội dung đào tạo nghề Nguội chế tạo, mô đun được bố trí sau khi đã học các môn học kỹ thuật cơ sở và một số mô đun: MH16, MH25, 26; MĐ15, 17.MĐ22.
-Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc.
II-MỤC TIÊU MÔ ĐUN:
 Học xong mô đun này, người học có khả năng:
1. Kiến thức:
- Trình bày được kết cấu của chày, cối khuôn dập cắt;
- Trình bày được công nghệ chế tạo chày, cối khuôn dập cắt.
2. Kỹ năng:
- Lập được trình tự công nghệ chế tạo chày và cối cắt hợp lý;
- Lựa chọn, sử dụng thành thạo các dụng cụ gia công nguội dùng trong quá trình chế tạo chày, cối;
- Ứng dụng được các phương pháp gia công nguội để chế tạo chày cối và các chi tiết cơ bản của khuôn dập cắt đạt yêu cầu kỹ thuật.
- Gia công được chày, cối và các chi tiết cơ bản trên máy cắt dây. 
 3. Thái độ:
- Cẩn thận, kiên trì, có trách nhiệm với công việc được giao;
- Bảo quản tốt dụng cụ thực tập;
- Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp, đảm bảo an toàn lao động cho người và thiết bị.
III-NỘI DUNG MÔ ĐUN:
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Số TT
Tên các bài trong
mô đun
Thời gian
Tổng số
Lý thuyết
Thực hành
Kiểm tra
1
 Thông số chế tạo khuôn dập cắt.
15
10
4
1
2
 Gia công khuôn dập cắt
135
20
107
8
 Tổng 
150
30
111
9
2. Nội dung chi tiết :
BÀI 1: THÔNG SỐ CHẾ TẠO KHUÔN DẬP
	Thời gian : 15 giờ
Mục tiêu :
- Trình bày được các kích thước cơ bản, dung sai chế tạo của chày và cối; 
- Trình bày được phương pháp chế tạo chày và cối khuôn dập cắt;
- Phân tích được các dạng hỏng khi chế tạo chày và cối.
Nội dung:
1. Yêu cầu cơ bản chày và cối khuôn dập cắt
2. Kết cấu chày và cối khuôn dập cắt
3. Khe hở giữa chày và cối
4. Dung sai chế tạo chày và cối
5. Kích thước làm việc của chày và cối
6. Vật liệu chế tạo khuôn
7. Phương pháp chế tạo khuôn dập vuốt
8. Các dạng sai hỏng khi chế tạo chày cối
9. Kiểm tra định kỳ Thời gian: 1 giờ 
BÀI 2: GIA CÔNG KHUÔN DẬP CẮT
	Thời gian : 135 giờ
Mục tiêu:
- Lập được trình tự gia công chày cối, chày;
- Chọn đựơc vật liệu gia công hợp lý;
- Gia công được chày cối đơn giản bằng phương pháp gia công nguội;
- Ứng dụng được phần mềm thiết kế gia công chày và cối đạt yêu cầu kỹ thuật;
- Gia công được chày cối trên máy cắt dây đạt yêu cầu kỹ thuật;
- Tổ chức tốt nơi làm việc, an toàn cho thiết bị và ngừơi.
Nội dung:
1. Gia công chày, cối đơn giản bằng phương pháp gia công nguội. 
1.1. Điều kiện thực hiện
1.2. Trình tự gia công
2. Gia công trên máy cắt dây 
2.1. Điều kiện thực hiện
2.2. Trình tự gia công trên máy 
3. Kiểm tra định kỳ . Thời gian: 8 giờ 
NỘI DUNG CHI TIẾT
BÀI 1: THÔNG SỐ CHẾ TẠO KHUÔN DẬP CẮT.
BÀI 1.1: KẾT CẤU CHÀY CỐI KHUÔN DẬP CẮT.
	Thời gian: 15 giờ
Mục tiêu: 
- Trình bày được các kích thước cơ bản, dung sai chế tạo của chày và cối;
- Trình bày được phương pháp chế tạo chày và cối khuôn dập cắt;
- Phân tích được các dạng hỏng khi chế tạo chày và cối;
- Bố trí nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp, bảo đảm an toàn lao động cho người và thiết bị.
Nội dung:
LÝ THUYẾT.
Khái niệm và vai trò của cắt hình, đột lỗ
 Khái niệm: 
	Dập cắt trong công nghệ dập nguội bao gồm: cắt hình và cắt lỗ, công việc này có thể tiến hành cắt hình riêng, cắt lỗ riêng hoặc song song cùng cắt hình, cắt lỗ đồng thời cùng một lần dập. Dập cắt thường đóng vai trò nguyên công chuẩn bị phôi cho các nguyên công cơ khí tiếp theo (thường chủ yếu để phục vụ cho các nguyên công tiếp theo trong công nghệ dập.
- Cắt hình: Tạo ra hình dáng, kích thước bao ngoài cho các nguyên công dập uốn, dập vuốt
- Cắt lỗ: Thường là nguyên công sau của cắt hình, chủ yếu đóng vai trò chuẩn bị phôi cho các nguyên công dập nguội hoặc nguyên công gia công cơ khí tiếp theo. 
Ví dụ: chuẩn bị phôi cho nguyên công nguội, gò, hàn
 Vai trò
- Dùng để định vị cho các nguyên công sau.
- Làm mục đích tạo dáng, trang trí cho sản phẩm công ngiệp. 
Ví dụ: các đường răng cưa, hình bán nguyệt, cung tròn, góc lượn
 Định nghĩa:
Quá trình dập cắt là nguyên công biến đổi từ vật liệu phẳng, dạng tấm có kích thước lớn sang sản phẩm, bán sản phẩm khác nhờ các thiết bị đột dập và khuôn cắt.
Yêu cầu cơ bản chày và cối khuôn dập cắt.
 Nguyên lý làm việc của khuôn dập cắt
	Khuôn dập cắt có hai bộ phận làm việc chính, đó là chày và cối, ngoài ra (tùy theo kết cấu khuôn và hình dáng, kích thước của sản phẩm) còn có các bộ phận, chi tiết như: gạt phôi, cố định phôi, cữ, áo cối, cuống chày
Với khuôn dập cắt, thường cối được gá lắp trên bàn máy của máy đột dập, chày được lắp trên cuống chày, nhờ chuyển động của máy nên chày tịnh tiến từ trên xuống, thông qua hai lưỡi cắt của chày và cối, vật liệu được cắt đứt. Quá trình vật liệu được cắt đứt diễn ra trong ba giai đoạn:
- Giai đoạn biến dạng đàn hồi: Từ lúc chày mới chạm đến vật liệu, uốn cong và bắt đầu nén vật liệu vào cối. (Hình 1-1)
b
aa
Hình 1.1: Giai đoạn biến dạng đàn hồi
 a: Khe hở bình thường
 b: Khi khe nhỏ
- Giai đoạn biến dạng dẻo: Chày tiếp tục nén xuống, vật liệu vượt qua biến dạng đàn hồi chuyển sang biến dạng dẻo. Lúc này phần vật liệu ở mép chày và cối bị lún vào và có sự dịch chuyển tương đối đối với nhau. (Hình 1-2)
Trong hai giai đoạn của quá trình cắt hình, tốc độ của chày khi chịu tải giảm xuống, khi bắt đầu sang giai đọan ba thì tăng lên đột ngột. Độ lún của chày vào trong vật liệu cho đến khi cắt đứt phụ thuộc vào tính chất của vật liệu.
b
a
Hình 1.2: Giai đoạn biến dạng dẻo
 a: Khe hở bình thường
 b: Khi khe nhỏ
	- Giai đoạn cắt đứt: Chày tiếp tục ép vật liệu vào trong lòng cối, trên bề mặt vật liệu xuất hiện vết nứt, vết nứt này phát triển và cắt đứt vật liệu. Khi chày tiếp tục đi xuống sẽ đẩy vật liệu qua lòng cối (nhờ góc thoát β trên cối) và rơi xuống. (Hình 1-3)
a
b
Hình 1.3: Giai đoạn biến dạng cắt đứt
 a: Khe hở bình thường b: Khi khe nhỏ
	Trạng thái và hình dạng của vết nứt quyết định chất lượng mặt cắt và phụ thuộc vào mép sắc của chày, cối và khe hở giữa chày và cối.
Yêu cầu cơ bản về chày và cối của khuôn dập cắt 
Yêu cầu kỹ thuật
 Yêu cầu kỹ thuật của khuôn dập cắt chính là đáp ứng được yêu cầu kỹ thật của sản phẩm, nó phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 - Chiều dày của lỗ và kích thước của sản phẩm
 - Độ chính xác chế tạo các phần làm việc của khuôn, trị số khe hở giữa chày và cối.
 - Kiểu khuôn dập cắt (liên tục, liên hợp)
 - Tính chất của vật liệu (dẻo, đàn hồi), hình dáng của sản phẩm (đơn giản, phức tạp)
 - Dung sai chế tạo chày, cối và trị số khe hở. 
Kiểu dập: Có hai kiểu dập
a. Dập xuôi: Trong dập cắt, kiểu dập xuôi là phổ biến. Dập xuôi có nghĩa là chày ở trên, cối ở dưới, khi chày tịnh tiến xuống, cối được lắp cố định trên bàn máy, nhờ các mép cắt, sản phẩm hoặc bán sản phẩm đi qua lòng cối rơi xuống phía dưới vào thùng chứa, hoặc sau khi nhờ các mép cắt, sản phẩm hoặc bán sản phẩm được tạo thành nằm trên miệng cối, nhờ khí nén đẩy ra bàn máy, người vận hàng dùng móc đưa vào thùng chứa. Đồng thời có cơ cấu gạt phôi, để phôi tự do, giúp người vận hành dễ dàng đưa phôi vào vào cữ, chuẩn.
b. Dập ngược: Kiểu dập này ít được dùng. Dập ngược có nghĩa là cối ở trên, chày ở dưới, khi cối tịnh tiến xuống, chày được lắp cố định trên bàn máy, nhờ các mép cắt sản phẩm hoặc bán sản phẩm sẽ nằm trong lòng cối, nhờ chốt đẩy và lò xo hoặc cao su, sẽ đẩy sản phẩm hoặc bán sản phẩm rơi xuống trên bàn máy, người vận hành dùng móc, đưa vào thùng chứa. Đồng thời có cơ cấu gạt phôi, để phôi tự do, giúp người vận hành dễ dàng đưa phôi vào vào cữ, chuẩn.
Kết cấu chày và cối khuôn dập cắt.
 Kết cấu chày
Chày ghép: Được sử dụng khi cắt các sản phẩm có kích thước lớn tại 
phần lắp ghép có dạng hình tròn hoặc 
hình chữ nhật. Phần làm việc được chế tạo 
từ thép cácbon dụng cụ hoặc thép hợp kim 
dụng cụ và được tôi cứng. Phần không 
làm việc được chế tạo từ thép cácbon kết 
Hình 1.4: Kết cấu của chày ghép
cấu (C40, C45). Để giảm bớt phần diện tích 
mài, người ta có thể chỉ mài ở những chỗ 
cần thiết bằng cách gia công các rãnh thoát, 
phần còn lại không mài. (Hình 1- 4)
Chày nguyên với hình dạng mép cắ ... m nitơ là tạo ra lớp ôxyt sắt xốp ở bề mặt tạo điều kiện tốt cho việc khuyếch tán nguyên tử nitơ vào trong thép.
Tiền xử lý bằng phốt phát hoá
Phốt phát hoá là một phương pháp gia công bề mặt kim loại được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp để xử lý bề mặt kim loại, được coi là một trong những phương pháp chuẩn bị bề mặt kim loại tốt nhất trước khi sơn phủ. Ngoài ra, màng phốt phát hoá chuyển hoá bề mặt kim loại thành một lớp bề mặt mới không còn tính dẫn điện và tính kim loại, có khả năng chống ăn mòn. Nhờ các tính chất đó người ta tạo ra công nghệ phốt phát hoá để sử dụng trong các nhà máy xử lý bề mặt kim loại. 
Quy trình phốt phát hoá cổ điển là nhúng từ 10 phút đến vài giờ trong dung dịch nhiệt độ cao (600-900C). Dung dịch phốt phát hoá hiện đại có chứa các chất phụ gia làm tăng tốc độ quá trình, hạ thấp nhiệt độ xuống 350C và vận hành bằng cách phun hoặc phun – nhúng liên hợp.
Dung dịch phốt phát hoá hiện đại thường có thành phần phức tạp, nhưng bao giờ cũng có ba thành phần chính sau: axit phốtphoric tự do, muối kim loại đihyđrôphotphat và chất tăng tốc.
Phản ứng xảy ra trong quá trình phốt phát hoá rất phức tạp:
Me(H2PO4) → Me2+ + 2H2PO4-
H2PO4- = H+ + HPO42-
HPO42- = H+ + PO43-
Trong đó: Me là Fe, Zn, Mn.
Khi thép nhúng vào dung dịch phốt phát hoá sẽ hình thành các vùng anốt và catốt xen kẽ nhau. Tại vùng anốt sắt bị xâm thực tan vào dung dịch Fe → Fe2+ + 2e, vùng catốt hyđrô thoát ra 2H+ + 2e → 2H → H2. Kết quả là lớp dung dịch sát vật gia công giàu ion Fe2+, HPO42- , PO43- cùng kết hợp với nhau thành các hợp chất không tan FeHPO4 và Fe3(PO4)2 kết tinh thành màng phốt phát. Trong màng không chỉ có muối sắt mà còn có cả muối mangan hay kẽm. Thành phần kim loại nền, cách gia công bề mặt trước khi phốt phát hoá, thành phần dung dịch và chế độ phốt phát hoá đều ảnh hưởng thành phần và tính chất màng.
	Chất lượng lớp phốt phát trên thép được xác định bằng trọng lượng của màng trên một đơn vị diện tích.
	Phốt phát hoá kim loại gồm các loại: phốt phát hoá thường, phốt phát hoá nhanh và phốt phát hoá nguội.
	Phốt phát hoá thường: Để thu được màng phốt phát phải dùng muối đihyđrôphotphát của các kim loại: Mn, Fe, Zn, Cd. Ở Nga hay dùng chế phẩm Majef chính là hỗn hợp các muối đihyđrôphotphát của sắt và mangan: Fe(H2PO4)2, Mn(H2PO4)2.H2O, MnHPO4 và có thành phần hoá học: 2,4-2,5% Fe, 14% Mn, 45-52% phot phát, 1% SO42-, CaO vết, Cl- vết và 1-2% H2O.
	Quá trình phốt phát hoá hiệu quả nhất trong dung dịch chứa 30-33g/l chế phẩm Majef ở nhiệt độ 960 - 980C. Ở nhiệt độ thấp hơn sẽ sinh ra cấu trúc tinh thể, còn ở nhiệt độ cao hơn sẽ sinh ra nhiều cặn bã trong dung dịch. Thời gian phốt phát hoá được xác định bằng thời điểm ngừng thoát khí hyđrô, tuy nhiên nên kéo dài thêm 5-10 phút nữa
	Màng tạo từ dung dịch muối Majef có độ bám cao, đạt chiều dày từ 7-50μm và xốp. Lớp phủ có điện trở cao và chịu nhiệt tốt
	Để màng có tinh thể nhỏ, tính bảo vệ cao nên dùng dung dịch có nồng độ Majef đặc (100-200g/l) và tiến hành ở nhiệt độ thấp 800- 850C
	Đối với thép hợp kim cao nên dùng dung dịch có 30-32 g/l muối Majef, 10-12 g/l BaCl2, nhiệt độ 98-1000C, thời gian 40-60phút
	Nhược điểm của phốt phát hoá trong dung dịch Majef là: thời gian lâu, nhiệt độ cao, khoảng nhiệt độ làm việc hẹp, khí hyđrô thoát ra mạnh, làm nền thấm nhiều hyđrô, cơ tính giảm. Vì vậy nếu giảm được sự thấm hyđrô sẽ rút ngắn được thời gian phốt phát hoá.
	Phốt phát hoá nhanh: Thành phần dung dịch và chế độ phốt phát hoá nhanh như sau:
Majef	30-40 g/l	30-40g/l
Zn(NO3)2.6H2O	50-65 g/l	50-70 g/l
NaF	2-5 g/l	 -
H3PO4	 - 	0,1 -1,0 g/l
NaNO3	 	 -	4-5 g/l
Nhiệt độ	45-650C	92-960C
Thời gian	8-15phút	8-10phút
	Phốt phát hoá nhanh được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp vì không có những nhược điểm như phốt phát hoá thường ở trên. 
	Dung dịch phốt phát hoá nhanh cho màng tương đối mỏng và độ bền ăn mòn thấp
	Phốt phát hóa nguội: Cách này không phải đun nóng dung dịch, nhưng màng tương đối mỏng. Phốt phát hoá nguội có thể dùng muối Majef hay muối kẽm đihyđrôphốtphát. NaF và NaNO2 là chất hoạt hoá cho quá trình. Khi tăng nhiệt độ dung dịch sẽ được màng tinh thể nhỏ mịn.
Thành phần dung dịch và chế độ phốt phát hoá nhanh như sau:
Majef	 25-30 g/l	 -	 -	 -
Zn(H2PO4)2	 -	 60-70 g/l	100 g/l	 -
ZnO	 -	 -	 -	 18-21g/l
Zn(NO3)2.6H2O 35-40g/l 80-100 g/l	 - 	 -
NaF	 5-10 g/l	 -	 6	 -
H3PO4	 - 	 - - 80-85 g/l
NaNO3	 -	 0,3-1,0 g/l	 2	 1-2 g/l
Thời gian	 40phút	15-25phút	30-40phút	 15-20phút
Quy trình xử lý phốt phát hóa:
 + Tẩy dầu, tẩy nhờn.
 + Rửa qua nước lạnh khoảng ½ - 1 phút
 + Nhúng vào bể dung dịch axit oxalic khoảng 10÷30 giây. Bể dung dịch này chứa 0,073 kg axit oxalic trong một gallon nước (4 lít). Axit mạnh nên duy trì ở 30 point ( point: là số ml của 0,1N dung dịch NaOH chuẩn độ 10ml, phenolphthalein là chất chỉ thị) và kiểm tra định kỳ nửa tháng 1 lần. Bể nên được rửa sạch khi có xuất hiện bùn đặc, cặn bám dính vào chi tiết đang được xử lý.
 + Rửa qua nước lạnh khoảng ½ - 1 phút
 + Rửa qua nước ấm khoảng ½ - 1 phút.
 Bể rửa nên duy trì nhiệt độ khoảng 65-800C, và điều chỉnh nước ấm từ khi bị nhiễm bẩn.
 + Xử lý phốt phát hóa ở 800C trong 4 phút. Thiết bị dùng là MIL-C 490A. Làm loãng nước xấp xỉ 1,3 kg/l. Duy trì ở 30 point* theo phân tích thống kê hàng ngày.
+ Rửa qua nước lạnh trong 1 phút.
 + Rửa qua nước ấm trong 1 phút (điều kiện bể rửa như trên)
 + Sấy khô.
+ Cất giữ chi tiết cẩn thận cho đến khi đưa vào lò thấm nitơ.
Nhận thấy với ba phương pháp dùng để phốt phát hoá thì đều tạo ra màng xốp rất thích hợp cho giai đoạn thấm nitơ tiếp theo cho thép. Màng xốp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các nguyên tử nitơ khuếch tán vào trong nền thép được tốt hơn như vậy độ cứng hay khả năng chống mài mòn của thép cũng sẽ cao hơn.
Vậy ta đã giải quyết được khâu nhiệt luyện cho phôi cối đạt độ cứng 58-60HRC,
Sau khi ta nhiệt luyện xong cần mài lại để đạt độ phẳng để chuẩn bị gia công các nguyên công tiếp theo.
b. Tính toán các thông số quá trình nhiệt luyện khuôn đột dập
- Vật liệu làm khuôn: CD80A
- Khối lượng khuôn: 3,2 kg
- Khối lượng riêng: 7,8 g/cm3
- Nhiệt dung riêng C (kJ/kgđộ)
Bảng 2.7
T°C
20
400
800
C
0,460
0,536
0,686
- Hệ số dẫn nhiệt λ (kJ/m.h.K)
Bảng 2.8
T°C
20
400
600
1000
λ
154,9
125,6
118,8
83,7
- Kích thước chi tiết:
Hình 2.230: Kích thước phôi.
Tính toán thời gian tôi
Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lò tôi
 Nhiệt độ °C
 790
 	 Nước + NaOH 10%	Thời gian
Hinh 2.231.Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lò tôi
- Chọn lò giếng RJ2 60-9 của Trung Quốc 
 Công suất : 60kW
 Kích thước buồng lò : ɸ800 x 1000
 Nhiệt độ làm việc tối đa : 950°C
- Tính nhiệt độ trung bình của vật nung theo công thức 1.3.5[1] :
 (2.26)
Trong đó T2tb: là nhiệt độ trung bình của vật nung
	T2đ: Nhiệt độ ban đầu của vật nung(oK)
	T2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung(oK)
 T2đ= 25+273= 298oK
 T2c= 790+273= 1063oK
→ T2tb = 895 °K = 622°C
Tra bảng 1.5.1 [1] xác định được :
 Hệ số dẫn nhiệt l (ở nhiệt độ 622°C) = 107,23 kJ/m.h.K =29,78 W/m.K
 Nhiệt dung riêng C (ở nhiệt độ 622°C) = 0.5927 kJ/kg.độ
Tra theo hình 1.3.1[1] xác định được hệ số truyền nhiệt ở nhiệt độ 622°C : a = 95 W/m2K
Hệ số Bi theo 1.4.2[1] : (2.27)
→ Bi = 0,07 < 0,25 → vật nung là vật mỏng.
- Công suất hữu ích của lò theo công thức 1.4.1[1]: 
 (2.28)
h : Hệ số sử dụng hữu ích của lò, h = 0,7¸0,8
Ntk : công suất thiết kế của lò, Ntk = 60 kW
- Số chi tiết trong 1 mẻ để sử dụng hết công suất hữu ích của lò theo 1.5.11[1]: 
 (2.27)
k: hệ số tỷ lệ giữa nhiệt độ đạt được ở giai đoạn đầu và nhiệt độ nung cuối cùng cần đạt , k = 0,85 ¸ 0,95 ® chọn k = 0.9 
- Chọn số chi tiết trong 1 mẻ là 90 cái.
- Khối lượng chi tiết trong 1 mẻ là : Mct = 90.3,2 = 288 (Kg)
+ F : diện tích bề mặt nung một chi tiết :
 F = 2.0,059.0,1 + 2.0,059.0,07 + 2.0,07.0,1 = 0,03406 (m)
- Do nung vật ở mọi phía nên chiều dày vật nung được xác định là :
 S= 1/2 chiều dày = 22 (mm) = 0,022 m
* Đồ gá :
 Thiết kế đồ gá gồm 5 tầng gá, mỗi tầng gá hình tròn có kích thước600x600. Gá được chia làm 5 tầng, mỗi tầng được đặt 18 chi tiết. Trên mỗi tầng của đồ gá có đục 90 lỗ nhỏ đường kính 25 mm có tác dụng dẫn nhiệt từ dưới lên.Gá mỗi tầng dày 5 mm, có 4 thanh trụ đường kính 10 mm cao 600 mm hàn các tầng gá để liên kết các tầng với nhau. Mỗi tầng hàn 1 dây thép đường kính 5mm dài 1,88m (khi quấn tròn được hình tròn đường kính 600mm) bao quanh để đỡ 4 trụ và chi tiết đặt bên trong.
600
Chi tiết
Hình 2.232 : Hình dạng đồ gá 5 tầng
Theo bảng 1.4.1[1] hệ số sắp xếp kx = 2,2.
- Khối lượng của gá :
- Khối lượng 1 mẻ xếp là : 
 Mmẻ = Mgá + Mct = 49,43 + 288 =337,43(Kg) (2.28)
- Diện tích hấp thụ nhiệt của mỗi gá :
 - Diện tích hấp thụ nhiệt của chi tiết :
 Fct = n.F = 90.0,03406 = 3,0654 m2
→ Fm = Fct + 5.Fgá = 3,0654 + 5.0,48 = 5,4654 m2
- Kiểm tra điều kiện: Công suất nung để nhiệt độ lò không thay đổi trong toàn bộ quá trình nung:
 (2.29)
Chọn hệ số hữu dụng h = 0,8.
Ta thấy Nkt > Ntk nên quá trình nung đến 790oC trong lò tôi phải trải qua 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi
 - Khi kết thúc giai đoạn 1 nhiệt độ chi tiết đạt nhiệt độ t’2
 (2.30)
 - Thời gian nung giai đoạn 1:
 (2.31)
 + Giai đoạn 2: nhiệt độ lò không thay đổi 
(2.32)
 Thời gian nung t1 = (tnung1 + tnung2).kx= (3813 + 756).2,2 = 10051,8 s =167 phút=2,79 h.
* Tính toán thời gian giữ nhiệt quá trình tôi:
 Áp dụng công thức 1.9.4[1]: 
 S : chiều dày trung bình của vật nung : S = 22 mm
 Các hệ số A,b được xác định theo bảng 1.9.3[1]: A=0, b=1
 → = 0 + 1.22 = 22 phút.
Quá trình làm nguội trong môi trường (nước + 10%NaOH) 20-25°C với tốc độ nguội tới hạn là 1200°C
 Thời gian làm nguội:
- Tính nhiệt độ trung bình của vật nung 1.3.5 [1] : 
 	 (2.33)
 Trong đó: 
 T2tb : Nhiệt độ trung bình của vật nung
 T2d : Nhiệt độ ban đầu của vật nung (0K), T2d = 790 + 273 = 10630K
 T2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung(0K), T2c= (25 + 15) + 273 = 3130K
 t1 : Nhiệt độ của nước, t1= 250C
Thay giá trị vào công thức trên ta có:
 → T2tb = 8950K = 6220C
Dựa vào đồ thị (1.3.1 [1]) suy ra: 
 là hệ số truyền nhiệt cho nước + NaOH ở 6220C : W/m2K
- Tra bảng 2.18 và tính toán xác định được:
 Hệ số dẫn nhiệt l = 55 (W/moK) 
 Nhiệt dung riêng c = 0,1675 (kJ/kg.độ)
- Hệ số Bi 1.4.2 [1] : 
Bi = 0,2536 > 0.25 ® Vật nung là vật dày 
- Thời gian làm nguội
	 (s) = 1,6(phút) (2.34)
 	Trong đó:
	a: Hệ số truyền nhiệt độ (m2/s) (2.35)
	F0: chỉ tiêu F0. Từ biểu đồ Burin [3] tính toán theo nhiệt độ bề mặt cho chi tiết dạng khối với Bi = 0,2536 và xác định được F0 = 8,5
	: Chỉ tiêu nhiệt độ . (2.36)
-Thời gian làm nguội tính đến ảnh hưởng của chi tiết:
	 (phút) (2.37)
Tổng kết quy trình tôi :
 Nhiệt độ °C
 790
 Nước +NaOH 10%
 2,79h 22 phút	Thời gian	
Hình 2.233: Sơ đồ quy trình tôi
Tính toán thời gian ram
Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lò ram
 nhiệt độ
 200
	 Thời gian
 Hình 2.234 : Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lò ram
- Chọn lò ram Liên Xô loại πA-32-1 : 
 + công suất 30kW
 + Kích thước 500 x 650 mm,
 + Nhiệt độ làm việc tối đa 650°C
Tính toán thời gian nung đến nhiệt độ ram
- Tính nhiệt độ trung bình của vật nung 1.3.5[1]: 
 (2.38)
Trong đó T2tb: là nhiệt độ trung bình của vật nung
	T2đ: Nhiệt độ ban đầu của vật nung(oK)
	T2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung(oK)
 T2đ = 25 + 273 = 298 °K
 T2c = 200 + 273 = 473°K
Từ đó ta có T2tb= 4120K= 139oC
- Tra bảng 1.5.1 [1] xác định được :Hệ số dẫn nhiệt l = 40,487 W/mK
 Nhiệt dung riêng C = 0,484 kJ/kg.độ
- Tra theo hình 1.3.1[1] xác định được hệ số truyền nhiệt a = 25 W/m2K
- Chỉ tiêu Bi tính theo công thức 1.4.2[1] :
→ vật nung là vật mỏng.
- Công suất hữu ích của lò 1.4.1[1] :
Nh == =16000 (W) (2.39)
h : Hệ số sử dụng hữu ích của lò, h = 0,7¸0,8
Ntk : công suất thiết kế của lò, Ntk = 30 kW
- Số chi tiết trong 1 mẻ để sử dụng hết công suất hữu ích của lò theo 1.5.11[1]: 
 (2.40)
+ k: hệ số tỷ lệ giữa nhiệt độ đạt được ở giai đoạn đầu và nhiệt độ nung cuối cùng cần đạt , k = 0,85 ¸ 0,95 ® chọn k = 0.9 
+ F là diện tích nung của một chi tiết: 
F = 2.0,059.0,1 + 2.0,059.0,07 + 2.0,07.0,1 = 0,03406 (m)
- Chọn số chi tiết trong 1 mẻ là 90 cái.
* Đồ gá : 
 Chọn đồ gá gồm 4 tầng kích thước 450x480 mm, mỗi tầng dày 5mm.
Trên mỗi tầng đục 60 lỗ nhỏ đường kính 25 mm có tác dụng dẫn nhiệt từ dưới lên.Thiết kế 4 thanh trụ đường kính 10 mm cao 480 mm hàn các tầng gá để liên kết các tầng với nhau.Mỗi tầng hàn 1 dây thép đường kính 5mm dài 1,414m (khi quấn tròn được hình tròn đường kính 450mm) bao quanh để đỡ 4 trụ và chi tiết đặt bên trong.3 tầng dưới ta đặt khít tầm 23 chi tiết, tầng trên cùng đặt 21 chi tiết.
Hình 2.235 : Hình dáng mô tả đồ gá 4 tầng
- Khối lượng của gá :
-Khối lượng mẻ xếp : Mmẻ = Mct + Mgá = 288 + 26,8 =314,8 Kg (2.41)
Hình 2.236 : Hình dáng mô tả đồ gá
- Diện tích hấp thụ nhiệt của mỗi gá :
 - Diện tích hấp thụ nhiệt của chi tiết :
 Fct = n.F = 90.0,03406 = 3,0654 m2
→ Fm = Fct + 4.Fgá = 3,0654 + 4.0,266 = 4,1294 m2
- Kiểm tra điều kiện: Công suất nung để nhiệt độ lò không thay đổi trong toàn bộ quá trình nung:
 (2.42)
Chọn hệ số hữu dụng h = 0,8.
Ta thấy Nkt > Ntk nên quá trình nung đến 200oC trong lò ram phải trải qua 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi
 - Khi kết thúc giai đoạn 1 nhiệt độ chi tiết đạt nhiệt độ t’2
 (2.43)
 - Thời gian nung giai đoạn 1:
(2.44)
 + Giai đoạn 2: nhiệt độ lò không thay đổi 
(2.45)
Thời gian nung t1 = = (tn1 + tn2).kx= (286 + 4045).1,4 = 6063,4 s 
= 101 phút (2.46)
= 1,68 giờ.
Thời gian giữ nhiệt khi ram 
 Áp dụng công thức 1.9.4[1]: (2.47) 
 S : chiều dày trung bình của vật nung : S = 22 mm
 Các hệ số A,b được xác định theo bảng 1.9.3[1] với nhiệt độ ram 200°C: 
 A=120, b=1
 → = 120 + 1.22 = 142 phút = 2,36 giờ.
Nhiệt độ
 200
 1,68h 2,36h	thời gian
 Hình 2.237: Sơ đồ quy trình ram
Sau khi ta nhiệt luyện xong cần mài lại để đạt độ phẳng để chuẩn bị gia công các nguyên công tiếp theo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Công nghệ dập nguội – Lê Nhương (Hiệu đính) - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - Năm 1974.
- Sổ tay dập nguội - dịch Nguyễn Giảng – Lê Nhương hiệu đính- Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - Năm 1972.
- Giáo trình kỹ thuật dập nguội –Tổ môn: Nhiệt luyện- Rèn dập biên soan- Trường Trung cấp Cơ điện- Hà nội. 
- Sổ tay thiết kế khuôn dập tấm-V.L MARTRENCO, L.I RUDMAN (Vũ khúc Nhã biên dịch) – Nhà xuất bản Hải Phòng - Năm 2005.
- Hỏi và đáp về Dập tấm và cán kéo kim loại – Đỗ hữu Nhơn, Nguyễn ngọc Giao, Nguyễn mậu Đằng.-Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Năm 2001.
- MISUMI (standard components for press dieds) – Năm 2007
- Gia công tia lửa điện –Tác giả PGS.TS Vũ hoài Ân - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – Năm 2005.
- Thực hành nguội N.I MakienKo – Nhà xuất bản Maxcơva.
- Công nghệ trên máy CNC - Tác giả PGS.TS Trần Văn Địch - Nhà xuất bản KHKT - 2000. 
- Máy công cụ CNC - Tạ Duy Liêm - Nhà xuất bản KHKT - 1999. 
- Nhập môn CNC - Trung tâm IMI.
- Phần mềm TopSolid 2007 (Full license) - Miller (Pháp) 
5. Ghi chú:
Mục 2 là gia công trên máy cắt dây, có thể trang thiết bị phục vụ cho thực tập cắt dây một số trường không có. Vì vậy có thể sử dụng các phần mềm cho học viên thực tập chế tạo khuôn dập cắt trên các máy ảo để hình thành kỹ năng cơ bản, sau đó cho học viên xuống các cơ sở kinh doanh hoặc các công ty có máy cắt dây thực tập thực tế. Như vậy mới đảm bảo mục tiêu của mô đun.