KIẾN THỨC KỸ THUẬT
Tìm hiểu nguyên nhân biến dạng sau nhiệt luyện, cách chừa lượng dư, bố trí quy trình gia công và đo kiểm để duy trì độ chính xác của chi tiết thép.
Biến dạng sau nhiệt luyện là rủi ro quan trọng khi chế tạo chi tiết thép có dung sai chặt. Một chi tiết đạt yêu cầu sau gia công thô vẫn có thể bị cong, vênh, ôvan hoặc thay đổi kích thước khi nung và làm nguội. Vì vậy, độ chính xác phải được quản lý xuyên suốt từ vật liệu, thiết kế, gia công thô, chừa lượng dư đến gia công tinh và đo kiểm.
Khi nung hoặc làm nguội, bề mặt và lõi không thay đổi nhiệt độ cùng lúc. Sự giãn nở và co ngót không đồng đều tạo ứng suất; nếu vượt giới hạn chảy tại nhiệt độ tương ứng, chi tiết có thể biến dạng vĩnh viễn.
Trong quá trình tôi, austenit chuyển sang các tổ chức khác, gồm martensit tùy theo mác thép và chế độ làm nguội. Chuyển biến thể tích không đồng thời giữa vùng dày và mỏng có thể làm thay đổi hình dạng, kích thước.
Phôi cán, rèn hoặc kéo nguội có thể chứa ứng suất dư. Bóc vật liệu không cân xứng làm mất cân bằng trường ứng suất; khi gia nhiệt, ứng suất phân bố lại và có thể gây cong hoặc xoắn.
Thành mỏng, rãnh sâu, lỗ lệch tâm, tiết diện thay đổi đột ngột và tỷ lệ chiều dài/đường kính lớn làm tăng rủi ro vì các vùng hấp thụ và thoát nhiệt không đồng đều.
Trong gia công chính xác, biến dạng thường biểu hiện dưới các dạng: Vì vậy, chỉ kiểm tra độ cứng là chưa đủ đối với chi tiết có dung sai chặt.
| Giai đoạn | Rủi ro chính | Biện pháp định hướng |
|---|---|---|
| Thiết kế | Thành mỏng, tiết diện thay đổi mạnh, góc nhọn | Ưu tiên hình học cân đối; dùng bán kính chuyển tiếp phù hợp; xác định rõ mặt và đường kính cần hoàn thiện sau nhiệt luyện |
| Chuẩn bị vật liệu | Ứng suất dư hoặc tình trạng vật liệu không rõ | Xác nhận đúng mác, trạng thái cung cấp và chứng chỉ vật liệu khi cần |
| Gia công thô | Bóc vật liệu một phía, lượng dư không đều | Gia công cân xứng khi có thể; đảo mặt hợp lý; tránh hoàn thiện kích thước chặt quá sớm |
| Trước nhiệt luyện | Ứng suất gia công tích lũy | Cân nhắc ủ khử ứng suất theo vật liệu, hình học và yêu cầu kỹ thuật |
| Nhiệt luyện | Nung, gá và làm nguội không đồng đều | Thống nhất chu trình, cách xếp tải, đồ gá và môi trường làm nguội với đơn vị nhiệt luyện |
| Sau nhiệt luyện | Mất chuẩn, lượng dư thiếu hoặc không đều | Kiểm tra biến dạng trước khi gia công tinh; thiết lập lại chuẩn; mài và đo theo đặc tính quan trọng |
Không có giá trị lượng dư chung cho mọi chi tiết. Cần xác định theo vật liệu, kích thước, hình học, độ cứng, phương pháp nhiệt luyện, dữ liệu lịch sử và khả năng hoàn thiện. Nguyên tắc cơ bản là để bề mặt ngoài lớn hơn và lỗ nhỏ hơn kích thước hoàn thiện. Với chi tiết có xu hướng cong, sau khi thiết lập lại chuẩn vẫn phải còn vật liệu trên toàn bộ bề mặt cần mài. Cần xác định rõ trạng thái nghiệm thu cuối: sau nhiệt luyện, sau mài hay sau xử lý bề mặt. Với sản phẩm mới, nên dùng dữ liệu lô mẫu để hiệu chỉnh lượng dư cho các lô tiếp theo.
Một quy trình thường dùng cho chi tiết cần độ cứng cao và độ chính xác sau cùng gồm: Trình tự phải được điều chỉnh theo từng chi tiết; không phải mọi bề mặt đều cần lượng dư hoặc ủ khử ứng suất.
Kế hoạch đo phải tập trung vào đặc tính chức năng. Tấm chính xác thường cần kiểm tra độ phẳng, song song; trục cần kiểm tra đường kính, độ trụ và độ đảo theo bản vẽ. Cụm lỗ và quan hệ chuẩn có thể cần đo bằng CMM. Chi tiết vừa mài hoặc chuyển từ môi trường nhiệt độ khác cần ổn định nhiệt trước khi đo. Chuẩn đo, gá đặt, mật độ điểm và độ không đảm bảo đo phải phù hợp với dung sai. VietTech thực hiện gia công CNC, mài phẳng, mài tròn ngoài, cắt dây EDM và đo CMM khi phù hợp. Nhiệt luyện được phối hợp với đối tác chuyên môn; yêu cầu vượt năng lực nội bộ sẽ được trao đổi trước khi xác nhận đơn hàng.
Để đánh giá đúng quy trình và lượng dư, hồ sơ yêu cầu báo giá nên gồm:
FAQ
Có thể với một số chi tiết và quy trình ít biến dạng, nhưng không nên mặc định. Nếu dung sai cuối chặt, cần đánh giá khả năng thay đổi kích thước và cân nhắc công đoạn hoàn thiện sau nhiệt luyện.
Không có con số chung. Giá trị phải dựa trên vật liệu, kích thước, hình học, phương pháp nhiệt luyện, độ biến dạng dự kiến và dữ liệu từ lô mẫu hoặc lịch sử sản xuất.
Không. Công đoạn này có thể giảm một phần rủi ro do ứng suất gia công, nhưng biến dạng còn phụ thuộc vào chuyển biến tổ chức, hình học, gá đặt và làm nguội.
Không. Môi trường chân không giúp kiểm soát bề mặt và có thể hỗ trợ quy trình ổn định, nhưng chi tiết vẫn có thể biến dạng do chênh lệch nhiệt, chuyển biến tổ chức và ứng suất dư.
Nên ưu tiên các chuẩn và đặc tính quyết định khả năng gia công tinh: độ cong, độ phẳng, độ đảo, đường kính, vị trí tương quan và lượng dư còn lại.
KIẾN THỨC KỸ THUẬT