Bài tập Kỹ thuật chế tạo máy

BÀI TẬP KỸ THUẬT CHẾ TẠO MÁY Câu 2/ Cho trước các thông số của máy cán hai trục, kích thước cũa phôi (Bo Ho Lo cho khe hở giữa hai trục là Hi. Hỏi chiều dày của sản phẩm sau khi cán sẽ có kích thuóc như the nao ? Nếu hệ máy cán cứng vững lý tường ta có lương ép Dh=Ho — H1. Chiều dày sp sau khi cán sẽ là H1. Trong trường hợp thực tế hệ là không cứng vững : trục bị biến dạng đàn hồi một lượng d1. Khung, gối đỡ, vít ép... sẽ biến dạng một lương Sd. Ngoài ra khi cán nguội phôi còn biến dạng đàn hối một lương df. Chiều dày của sản phẩm cán sẽ là: >Trong trường hợp cán nóng; Hnóng =H1 + Sd + dt > Trong trường hợp cán nguội: Hnguội = H1 + Sd + dt + df Câu 3/ Hãy so sánh hai phương pháp kéo và ép kim loại dựa trên sơ đồ ứng suât và sơ đô biên dạng. Tại sao khả năng biến dạng của hai phương pháp kéo và ép kim loại lại khác nhau. Đôi với trường hợp kéo kim loại, yếu tố nào hạn chế lực kéo vả khả năng công nghê kéo? * So sanh sơ đô cơ học biên dạng của hai phương pháp ép và kéo k loại: Ta thấy TH ép kl ứng suất nén toàn phần. TH kéo kl ứng suất là kéo-nén Sơ đồ biến dạng của hai phương pháp Ép và Kéo kim loại là như nhau. Nếu khuôn có kích thước giống nhau thi sản phẩm sẽ giống nhau. * Khả năng biến dạng của hai phương pháp khác nhau vì trạng thái ứng suất khác nhau. Ta thấy trường hợp ép kim loại ứng suất nén toàn phần nên dễ biến dạng hơn. Đối với các kim loại có tính dẻo cao, hệ số giảm tiết diện có thể đến 6-7 lần. Trường hợp kéo kim loại ứng suất là kéo- nén nên khả năng biến dạng kém hơn. * Kéo kim loại còn phụ thuộc vào giới hạn bền của vật liệu. Lực kéo phải nhỏ hơn giới hạn bền nếu không phôi sẽ bị đứt (giống TH thử kéo mẫu).đó là lý do hạn chế kha nàng biến dạng trong phương pháp tạo hình kéo. Câu 4/ So sánh tổ chức mối hàn nóng chảy và tổ chức của vật đúc. Vì sao phải bảo vệ mối hàn?VÌ sao cơ tính của moi hàn không cao (phân tích vùng ảnh hưởng nhiệt khi hàn nóng chảy)?Tại sao không sử dụng hàn nóng chảy cho các kết cấu trong ngành hàng không vũ trụ? - Tổ chức kim loại của mối hàn nóng chảy về cơ bản giống tổ chức đúc. * Tổ chức gồm vùng vùng nóng chày hoàn toàn, vùng viền chảy và vùng ảnh hưởng nhiệt. Vùng nóng chảy hoàn toàn giống tổ chức vật đúc gồm lớp biên có hạt nhỏ mịn, tiếp theo là dạng nhánh cây kéo dài theo hương tâm, trong cùng là lớp hạt to đẳng hướng, trong tô chức mối hàn có thể có lẫn khí và xỉ thâm nhập. * Trong quá trình hàn nóng chảy, kim loại có thể tương tác với không khí gây oxy hóa làm nhiễm bẩn kim loại, ngoài ra ở nhiệt độ cao, khí dễ hòa tan vào kim loại lòng làm giảm cơ tính vật liệu, vì vậy ta phải bảo vệ mối hàn bằng thuốc hàn, khí trơ... - Khác với tổ chức đúc, tổ chức của mối hàn còn có vùng ảnh hưởng nhiệt - Chính do ảnh hưởng nhiệt mà cơ tính của mối hàn không cao. Trong các ngành hành không, vũ trụ, không bao giờ sử dụng các mối hàn nóng chày cho các kết câu quan trọng.trong điều kiện làm việc khắc nghiệt như thế (tải trọng động lơn, giao đọng nhiẹt lớn...) sẽ dễ gây phá hủy mối hàn. Câu 5/ So sánh đặc điểm của hàn ở trạng thái nóng chảy và hản ở trạng thái rắn, Phân tích khả năng ứng dụng cùa từng phương pháp.Bản chất cùa han diện trở.Các thông số công nghệ nào cần dc quan tâm trong hàn điện trở. Hàn ở trạng thái nóng chảy: kim loại nền và kim loại thêm vào dược gia nhiệt đến trạng thái nóng chảy hoàn toàn, khi nguội & đông rắn lại sẽ tạo thảnh mối hản. Tổ chức vũng mối hán không đồng nhất với tồ chức của kim loại nền vả có thể chứa tạp chất (xỉ, khí,..). Ngoải ra trong hàn nóng chảy còn có vùng ảnh hưởng nhiệt, đây lả vùng có cơ tính thấp, hạn chế khả năng làm việc của kết cấu.Hàn nóng chảy có tính linh hoạt cao, thiết bị đơn giản vả rẻ tiền. Hàn ở trạng thái rắn: kim loại cần hàn đc gia nhiệt đến trạng thái dẻo, kết dính nhờ áp lực. tổ chức kim loại của mối hàn tốt, giống kim loại nèn, không có vùng ảnh hưởng nhiệt nên cơ tính tốt. Hạn chế của các phương pháp này là thiết bị đắt tiền và không linh hoạt trong thi công. Bản chất của hàn điện trở: Là dạng hàn áp lực,sử dụng nhiệt do biến dổi điộn năng thành nhiệt năng bằng cách cho dòng điện có cường độ lớn đi qua mặt tiếp xúc cùa hai chi tiết hàn đẻ nung nóng kim loại.Dùng áp lực ép các chi tiết lại, tạo mối hàn. Dòng điện có cường độ lớn chảy qua chi tiết hàn Vị trí tx có dtro lướn sẽ bị nung nấu kl vật hàn đến trạng thái hàn (trạng thái lỏng hoặc trạng thái dẻo) Nhờ tác dựng của. Lực cơ học, các vật hàn sẽ dính chặt với nhau Nhiệt lượng Q sinh ra tuân theo đl Jun Lense Q=I2RT Trong đó: Q lg nhiệt sinh ra (J); I cg độ dòng điện (A); R dtro điểm làm việc; t tgian dòng điện chạy qua Hàn dtro cũng có thể là hàn ở trạng thái nóng chảy nếu nhiệt độ nung lên quá ndo nóng chảy của vật hàn. Hàn dtro cso thể ở trạng thái rắn nếu nhiệt độ nung kl đến trạng thái dẻo (dứoi nhiệt độ nóng chảy) ♦Các thông số công nghệ cần quan tâm trong quá trình hàn điện trở theo trình tự bao gồm các tham số sau: » Thời gian ép tv [chu kỳ] » Thời gian hàn ts [chu kỳ] » Thời gian giữ tN [chu kỳ] » Dòng điện hàn Is [kA] » Lực điện cực Fe [N] Trường ĐHBK TP. HCM Khoa Cơ Khí Bộ môn TB & CNVL Cơ Khí ĐÁP ÁN THI HỌC KỲ I NẲM HỌC 2012 - 2013 Môn thi: KỸ THUẬT CHẾ TẠO I Câu 1: - Trình bày nguyên lý ép kim loại. Vẽ hình phương pháp ép thuận, ẻp nghich. (1đ) .Nguyên lý kéo kim loại. Giải thích giới hạn lực khi kéo. (1đ) Ép là quá trình biến dạng tạo hình bằng cách dùng chày ép tác động lên phôi chứa trong buồng ép, làm cho kim loại chảy qua khuôn định hình sẵn, sản phẩm sẽ có hình dạng và kích thước của khuôn. » Ép thuận là quá trình ép mà hướng chuyển động của chày ép cùng chiều với hướng ra của sản phẩm. H. 1 » Ép nghịch là quá trình ép mà hướng chuyển động của chày ép ngược chiều với hướng ra của sản phấm H.2 Kéo là quá trình biến dạng tạo hình kim loại mà phôi (ống hoặc thanh) được kẻo qua khuôn nhờ một dụng cụ kẹp chặt phôi nối với cơ cấu kéo. »Khi kéo, lực kéo 0 thể có độ lớn tuỳ ý mà phụ thuộc vào giới hạn bền của vlieu. Kéo – cũng giống như TH thử kéo vật liệu, nghĩa là vượt quá ghạn bền thì vlieu sẽ bị phá huỷ, vì vậy khi kéo phải tuân thủ đk Kk=FkAk≤Sb Với Kk: ứng suất kéo; Fk : lực kéo ; Ak : dtich mặt cắt ngang của phôi kéo; Sb ghạn bền vlieu kéo Câu 2. - Nêu đặc điểm của các quá trình rèn tự do và rèn khuôn (1đ) Rèn tự do: là phưomg phốp rèn mà kim loại được bién dạng không bị khống chế bởi bề mặt nào khác ngoài mặt đỡ và diện tỉch tiếp xúc trực tiếp của dụng cụ gia ráng. Hình 4 : Rèn tự do Ưu điểm : - Dụng cụ đon giản; cỏ thể rèn tự do bằng tay hoặc bằng máy nên rèn tự do sớm được phát triển và dễ dàng sử dụng rộng rãi. Không phải thiết kể khuôn phức tạp, giá thành sản phẩm thấp, linh hoạt trong sản xuất Nhược điểm: a Sự chính xác về kích thước, độ bỏng bề mặt, sự đồng đều hoá trong sàn phẩm thấp. Chỉ gia công chi tiết đom giản, bề mặt không định hình.Yêu cầu lượng dư gia công , dung sai chế tạo, thời gian phục vụ lớn. Phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân. Năng suất thấp. Phạm vi ứng dụng: Dùng để sản xuất đơn chiếc hay hàng loạt nhỏ, dùng cho sửa chữa thay thế. Hình.5 Rèn khuôn > Rèn khuôn: là phương pháp biến dạng dẻo kim loại trong lòng khuôn dưới tác dụng của lực rèn. Kim loại biến dạng bị hạn chế trong lòng khuôn dưới áp lực ở nhiệt độ cao họặc nhiệt độ bình thường để tạo hình dạng và kích thước sản phẩm theo yêu cầu. Lực biến dạng có thể là lực động hay lực tĩnh. Phôi bị biến dạng ở giữa hai nửa khuôn tạo thành hình dạng mong muốn của vật rèn. Phôi điền đầy khuôn đến khe hở cuối cùng dưới áp lực cao. * ưu điểm: Độ chính xác về kích thước hình học cao. Chất lượng bề mặt cao Lượng dư cho gia công cắt gọt nhỏ, tiết kiệm vật liệu hơn. không phụ thuộc vào tay nghề công nhân. Dê cơ khí hóa và tự động hóa. , Năng suất cao Nhược điểm: Không gia công được các chi tiết phức tạp Giá thành bộ khuôn đắt ứng dụng: Sản xuất loạt lớn. Đòi hỏi độ chính xácchi tiết cao. Câu 4. - Cách dịch chuyển kim loại vào mối hàn trong hàn hồ quang, (1đ) - Hãy nêu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dịch chuyển kim loại vào mối hàn trong hàn sấp và hàn trần bằng phương pháp hàn hồ quang tay. (1đ) > Cách dịch chuyển kim. loại vào mối hàn trong phương pháp hàn hồ quang: Sự dịch chuyễn kim loại vào mối hàn chịu ảnh hưởng các yếu tố sau: +Trọng lực : kim loại lỏng tự dịch chuyển vào mối hàn nhờ trọng lực. + Sức căng bề mặt: Giọt kim loại lỏng có sức căng bề mặt nên có xu hướng tạo giọt hình cầu và bám vào mối hàn. + Áp lực khí: Thuốc hàn tham gia phàn ứng, sinh khí, tạo áp lực đẩy giọt kim loại lỏng vào mối hàn. +Áp lực hơi kim loại lỏng : Ở nhiệt độ cao kim loại bốc thành hơi, tạo áp lực đầy giọt kim loại đi vào mối hàn. > Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dịch chuyển kim loại vào mối hàn trong hàn sáp và hàn trần bằng phương pháp hàn hồ quang tay. Trong hàn sấp tất cả các yếu tố ảnh hưởng trên đều ảnh hưởng đến sự dịch chuyển kim loại vào mối hàn Trong phương pháp hàn trần loại trừ yếu tố trọng lực ,còn lại các yếu tố: sức căng bề mặt, áp lực khí, áp lực hơi kim loại lỏng đều ảnh hưởng đến sự dịch chuyển của kim loại mối hàn. Câu 5. - Các phương pháp kiểm tra mổì hàn. (2d) Đáp án: Các Phương Phảp Kiềm Tra Khuyẻt Tật Mối Hàn. Mục đích của phương pháp kiềm tra chốt lượng liên kết hàn là kiểm tra cảc tinh chằt cơ học, hoá học, kim loại học và xác định cảc khuyết tật. Ngoài ra việc kiềm tra chất lượng moi hàn còn được dùng đề phân loại cảc quy trình hàn và trình độ tay nghề thợ hàn. Các phương pháp kiểm tra được chia thành hai phương pháp chính : 1.Kiểm tra bằng phương pháp phá huỷ. 1.1 Kiểm tra cơ tinh của mối hàn. * Kiểm tra thử kẻo. *Kiểm tra thử uốn. *Kiểm tra độ dai va đập. 1.2 Kiểm tra cấu trúc của liên kết hàn. 2.Kiểm tra bằng phương pháp không phả huỷ. -Kiểm tra bằng mắt thường. - Kiểm tra bằng dung dịch chỉ thị màu. -Kiểm tra bằng từ tính. - Kiểm tra bằng tia phỏng xạ (rơnghen và gamma). - Kiểm tra bằng siêu âm. 3 Phương pháp kiểm tra độ kín cửa liên kết hàn Kiểm tra độ kín bằng áp lực khí. Kiểm tra bằng áp lực nước. Câu 4. Ảnh hưởng của ti lệ giữa chiều cao và đường kính, lực chồn đến sản phẩm chồn. Phân tích quá trình biến dạng khi chồn. Là nguyên công làm giảm chiều cao và tăng tiết diện ngang của phôi.Nó thường là nguyên công chuẩn bị cho đột lỗ.làm thay đổi kích thước kim loại,thay đổi dạng thớ trong tổ chức. Chồn toàn bộ:là chôn khi nung nóng toàn bộ chiều dài phôi,khi chồn có thể xảy ra các trường hợp -Nếu tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính phôi ho/do < 2 thì vật chồn có dạng hình trống(hình a) -Nếu ho/do= 2 -> 2,5 mà lực dập đủ lớn thì phôi sẽ có dạng hình trống kép(hình b),lực dập không đủ lớn phôi cũng có dạng hình trống kép nhưng không liền với nhau(hình c) còn lực đập quá yếu thì phôi rất dễ bị cong (hình e) khi đó ta cần nắn thẳng lại rồi mới tiếp tục gia công.Còn khi lực chồn quá nhỏ và nhanh thì hai đầu vật chồn lại loe ra so với đoạn giữa.(hình d) - Đối vs các loại phôi cố chiều dài lớn thì ta không thể chèn toàn bộ ngay dc mà thường ta sẽ chồn cục bộ để làm giảm chiều dài xuống dến múc nào đó rồi mới chồn toàn bộ Biến dạng không đồng đều khỉ chồn Ứng suất tiếp có gtri cực đại tại bề mặt tx và có gtri min tại mặt trung tâm vì vậy biến dạng tại bề mặt đấu nhỏ hơn tại ờ xa một đầu. Đối vs Phôi hình trụ,nếu như ma sát đồng đềụ thì văn giữ nguyên tiết diện tròn nhưng các đườrng kinh tuyến có dạng hình tang trống. Mức độ và kểu dạng hỉnh tang trống phụ thuộc vào hệ số ma sát, ma sát càng lớn thì trượt bị kìm hãm càng mạnh ở mặt đầu. Nếu chiều cao tương đối của phôi do/ ho >1 thì tạo hình tang trống ở giữa. Nốu do / ho càng tăng thi thì độ phình tang trống giảm. Tóm lại: trong mọi trường hợp néu ma sát tăng thì độ phình tang trống càng lớn. Trường hợp biến dạng va đập phôi tạo hình trụ trống uổn khi h/d >2 -Sự biến dạng ở đường biên ngoài của phôi chồn là do sự biến dạng không đều ở các vùng bên trong gây nên , phân chia 3 vùng : -Vùng I: vùng tiép xúc với dụng cụ biến dạng cổ ảnh hưởng trực tiếp của ma sát, gọi là vùng khó biến dạng hay còn gọi là vùng hãm. -Vùng II: vùng biến dạng mạnh, không những theo chiều dọc trục mà còn theo chiều hướng kính – Vùng III: biến dạng với mức độ trung gian giữa 2 vùng trên Câu1/ Gia công nóng trong gia công áp lực là gia công ở nhiệt độ trên nhiệt độ kết tinh lại Đặc điểm: -Độ bền giảm, giảm trở lực I dễ gia công I công suất thiết bị nhỏ, năng suất cao, giảm giá thành -Sau khi gia công kim loại tự kết tinh lại nên không bị biến cứng - Khuyết điểm I bề mặt kim loại bị oxy hóa, độ bóng và độ chính xác kém Câu 2/ * Có 4 loại lòng khuôn dùng trong dập thể tích : -Lòng khuôn hở I Là loại lòng khuôn có phương lực tác dụng vuông góc mặt phân khuôn I lòng khuôn hở có rảnh bavia để chứa kim loại thừa khi gia công. Do đó phôi dập không yêu cầu thật chính xác về thể tích phôi. - Lòng khuôn kín : Lòng khuôn khổng có rảnh bavia , phương của lực tác dụng song song với mặt phân khuôn. Phôi xử dụng trong lòng khuôn kín yêu cầu chính xác về thể tích P -Khuôn éo chảy I Thuộc loại lòng khuôn hở giống với ép kim loại, thể tích phôi không yêu cầu chính xác, có thể ép chảy toàn phần hay ép cục bộ . -Khuôn nhiều lòng khuôn : Là khuôn bố trí nhiều lòng khuôn theo thứ tự nguyên công , dùng cho những vật dập nhỏ . Câu 3/ Đường đặc tính ngoài của máy hàn là quan hệ giữa điện áp và cường độ khi có tải Để lập đường đặc tính ngoài của máy hàn ta lắp đồng hồ đo điện áp giữa 2 đầu nguồn hàn, lắp đồng hồ đo cg độ trốn dầy hàn. Sau đó xác định điện áp cho từng cg độ dòng điện từ 0 – I đm Nguồn điện hàn hồ quang tay dường đặc tính dốc Nguổn điện hàn MIG - MAG đường đặc tính thẳng ( đặc tính cứng) Nguồn điện hàn hổ quang chìm đường dặc tính dốc Câu 4/ * Sự dịch chuyển kim loại lỏng từ que hàn vào vũng hần ảnh hưởng bởi cắc yếu tổ: -Trọng lực : Khi hàn sếp (hàn bằng) do trọng lực kim loại lỏng dịch chuyển vào mối hàn nên dễ hàn . Ngược lại khi hàn trần kim loại lỏng có xu hướng tách ra khỏi mốì hàn nên khó hàn . - Sức căng bề mặt: Giọt kim loại lỏng có sức căng bê mặt tạo giọt kim loại có dạng hình cầu và bám dính vào que hàn cho đến khi giọt kim loại đủ lớn bị trọng lực kéo ra ngoài - Áp lực khí: Thuốc hàn tham gia phản ứng sinh khí tạo áp lực đẩy giọt kl vào mối hàn - Áp lực hơi kim loai lỏng: Ở nhiệt độ cao, kim loại bốc thành hơi tạo áp lực đẩy giọt kim loại vào mối hàn . ' * Các yếu tố thổi lệch hồ quang khi hàn hổ quang tay ỉ - Ảnh hưởng của từ trường : Ta xem hồ quang tay như là dây dẫn điện nếu nằm trong từ trường sẽ bị tác dụng lực điện từ làm hồ quang bị thổi lệch . - Ảnh hưởng của sắt từ: Hồ quang có khuynh hướng lệch về phía có khối lượng sắt từ lớn