Bài viết này chỉ ra những hạn chế và vấn đề của phương pháp truyền thốngmặt bíchquá trình rèn và tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về kiểm soát quy trình, phương pháp tạo hình, thực hiện quy trình, kiểm tra rèn và xử lý nhiệt sau rèn của rèn mặt bích kết hợp với các trường hợp cụ thể. Bài báo đề xuất phương án tối ưu hóa quy trình rèn mặt bích và đánh giá lợi ích toàn diện của phương án này. Bài viết có giá trị tham khảo nhất định.

Những hạn chế và vấn đề của quá trình rèn mặt bích truyền thống

Đối với hầu hết các doanh nghiệp rèn, trọng tâm chính trong quá trình rèn mặt bích là đầu tư và cải tiến thiết bị rèn, trong khi quá trình xả nguyên liệu thô thường bị bỏ qua. Theo khảo sát, hầu hết các nhà máy khi sử dụng thường sử dụng máy cưa và hầu hết đều sử dụng máy cưa vòng bán tự động và tự động. Hiện tượng này không chỉ làm giảm đáng kể hiệu quả của vật liệu thấp hơn mà còn gây ra vấn đề chiếm dụng không gian lớn và hiện tượng ô nhiễm chất lỏng cắt. Trong quy trình rèn mặt bích truyền thống thường được sử dụng trong quy trình rèn khuôn hở thông thường, độ chính xác rèn của quy trình này tương đối thấp, độ hao mòn của khuôn lớn, dễ có tuổi thọ rèn thấp và một loạt các hiện tượng xấu như như chết sai.

Tối ưu hóa quy trình rèn mặt bích

KIỂM SOÁT QUY TRÌNH rèn

(1) Kiểm soát các đặc điểm của tổ chức. Việc rèn mặt bích thường là thép không gỉ martensitic và thép không gỉ austenit làm nguyên liệu, bài báo này đã chọn thép không gỉ austenit 1Cr18Ni9Ti để rèn mặt bích. Loại thép không gỉ này không tồn tại sự biến đổi dị tinh thể đẳng hướng, nếu nó được nung nóng đến khoảng 1000oC, có thể thu được tổ chức austenit tương đối đồng nhất. Sau đó, nếu thép không gỉ đã nung nóng được làm nguội nhanh thì tổ chức austenit thu được có thể được duy trì ở nhiệt độ phòng. Nếu tổ chức được làm nguội chậm thì dễ xuất hiện pha alpha, khiến trạng thái nóng của nhựa inox giảm đi rất nhiều. Thép không gỉ cũng là nguyên nhân quan trọng phá hủy sự ăn mòn giữa các hạt, hiện tượng này chủ yếu là do sự hình thành cacbua crom ở rìa hạt. Vì lý do này, hiện tượng cacbon hóa phải được tránh càng xa càng tốt.
(2) Tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật gia nhiệt và kiểm soát nhiệt độ rèn hiệu quả. Khi nung thép không gỉ austenit 1Cr18Ni9Ti trong lò, bề mặt vật liệu rất dễ bị cacbon hóa. Để hạn chế tối đa sự xuất hiện của hiện tượng này, nên
Tránh tiếp xúc giữa thép không gỉ và các chất có chứa cacbon. Do tính dẫn nhiệt kém của thép không gỉ austenit 1Cr18Ni9Ti trong môi trường nhiệt độ thấp nên cần phải nung nóng từ từ. Việc kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt cụ thể phải được thực hiện theo đúng đường cong trong Hình 1.

Hình 1 Kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt bằng thép không gỉ austenit 1Cr18Ni9Ti
(3) kiểm soát quá trình vận hành rèn mặt bích. Trước hết, phải tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu quy trình cụ thể để lựa chọn nguyên liệu làm nguyên liệu một cách hợp lý. Trước khi làm nóng vật liệu, cần kiểm tra toàn diện bề mặt vật liệu, để tránh các vết nứt, nếp gấp và tạp chất trong nguyên liệu thô và các vấn đề khác. Sau đó, khi rèn, trước tiên phải nhấn mạnh đập nhẹ vật liệu ít biến dạng hơn, sau đó đập mạnh khi độ dẻo của vật liệu tăng lên. Khi đảo lộn, các đầu trên và dưới phải được vát hoặc uốn cong, sau đó làm phẳng phần đó và đánh lại.

PHƯƠNG PHÁP HÌNH THỨC VÀ THIẾT KẾ KHUÔN

Khi đường kính không vượt quá 150mm, mặt bích hàn đối đầu có thể được tạo hình bằng phương pháp tạo hình tiêu đề mở với một bộ khuôn. Như hình 2, trong phương pháp đặt khuôn mở cần lưu ý chiều cao của phôi gấp và tỷ lệ khẩu độ d của khuôn đệm được kiểm soát tốt nhất ở mức 1,5 – 3,0, bán kính phi lê lỗ khuôn R là tốt nhất là 0,05d – 0,15d và chiều cao của khuôn H thấp hơn 2 mm – 3 mm so với chiều cao rèn là phù hợp.

Hình 2 Phương pháp đặt khuôn mở
Khi đường kính vượt quá 150mm, nên chọn phương pháp hàn đối đầu mặt bích là gấp mép và ép đùn vòng phẳng. Như được hiển thị trong Hình 3, chiều cao của phôi H0 phải là 0,65(H+h) – 0,8(H+h) trong phương pháp gấp mép vòng phẳng. Việc kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt cụ thể phải được thực hiện theo đúng đường cong trong Hình 1.

Hình 3 Phương pháp tiện và đùn vòng phẳng

QUY TRÌNH THỰC HIỆN VÀ KIỂM TRA rèn

Trong bài báo này, phương pháp cắt thanh thép không gỉ được sử dụng và kết hợp với việc sử dụng quy trình cắt cưỡng bức để đảm bảo chất lượng mặt cắt ngang của sản phẩm. Thay vì sử dụng quy trình rèn khuôn mở thông thường, phương pháp rèn chính xác khép kín được áp dụng. Phương pháp này không chỉ làm cho việc rèn
Phương pháp này không chỉ cải thiện độ chính xác của việc rèn mà còn loại bỏ khả năng khuôn sai và giảm quá trình cắt cạnh. Phương pháp này không chỉ loại bỏ việc tiêu thụ mép phế liệu mà còn loại bỏ nhu cầu sử dụng thiết bị cắt cạnh, khuôn cắt cạnh và nhân viên cắt cạnh liên quan. Vì vậy, quy trình rèn chính xác khép kín có ý nghĩa rất lớn trong việc tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất. Theo các yêu cầu liên quan, độ bền kéo khi rèn lỗ sâu của sản phẩm này không được nhỏ hơn 570MPa và độ giãn dài không được nhỏ hơn 20%. Bằng cách lấy mẫu ở phần độ dày thành lỗ sâu để làm thanh kiểm tra và tiến hành kiểm tra độ bền kéo, chúng tôi có thể nhận được độ bền kéo của rèn là 720MPa, cường độ năng suất là 430MPa, độ giãn dài là 21,4% và độ co rút mặt cắt là 37% . Có thể thấy sản phẩm đạt yêu cầu.

XỬ LÝ NHIỆT SAU

Mặt bích thép không gỉ austenit 1Cr18Ni9Ti sau khi rèn, đặc biệt chú ý đến sự xuất hiện của hiện tượng ăn mòn giữa các hạt và cải thiện độ dẻo của vật liệu càng nhiều càng tốt, để giảm hoặc thậm chí loại bỏ vấn đề làm cứng. Để có được khả năng chống ăn mòn tốt, mặt bích rèn phải được xử lý nhiệt hiệu quả, vì mục đích này, vật rèn cần phải được xử lý bằng dung dịch rắn. Dựa trên phân tích ở trên, vật rèn phải được nung nóng để tất cả các cacbua được hòa tan thành austenite khi nhiệt độ nằm trong khoảng 1050°C – 1070°C. Ngay sau đó, sản phẩm thu được được làm lạnh nhanh chóng để thu được cấu trúc austenite một pha. Kết quả là khả năng chống ăn mòn ứng suất và khả năng chống ăn mòn tinh thể của vật rèn được cải thiện rất nhiều. Trong trường hợp này, việc xử lý nhiệt của vật rèn được chọn để thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp làm nguội bằng nhiệt thải của vật rèn. Vì quá trình làm nguội bằng nhiệt thải là quá trình làm nguội biến dạng ở nhiệt độ cao, nên so với quá trình ủ thông thường, nó không những không yêu cầu các yêu cầu về nhiệt của thiết bị làm nguội và làm nguội cũng như các yêu cầu về cấu hình người vận hành liên quan mà còn hiệu suất của vật rèn được tạo ra bằng quy trình này cao hơn nhiều chất lượng cao hơn.

Phân tích lợi ích toàn diện

Việc sử dụng quy trình tối ưu hóa để sản xuất vật rèn mặt bích giúp giảm hiệu quả dung sai gia công và độ dốc khuôn của vật rèn, tiết kiệm nguyên liệu thô ở một mức độ nhất định. Việc sử dụng lưỡi cưa và chất lỏng cắt giảm trong quá trình rèn, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ vật liệu. Với sự ra đời của phương pháp rèn nhiệt thải, loại bỏ năng lượng cần thiết cho quá trình làm nguội nhiệt.

Phần kết luận

Trong quá trình sản xuất rèn mặt bích, cần lấy các yêu cầu quy trình cụ thể làm điểm khởi đầu, kết hợp với khoa học công nghệ hiện đại để cải tiến phương pháp rèn truyền thống và tối ưu hóa kế hoạch sản xuất.