Các phương pháp gia công đặc biệt
Trong ngành cơ khí chế tạo, thuật ngữ gia công hay gia công cắt gọt không có gì xa lạ với mọi người. Gia công là quá trình sử dụng các dụng cụ, trang thiết bị, máy móc để làm thay đổi hình dạng, trạng thái, tính chất… của một phần hoặc toàn bộ nguyên vật liệu cần chế tạo nhằm tạo ra những sản phẩm đáp ứng các yêu cầu sử dụng của con người. Để tạo ra các sản phẩm đó, thường chúng ta sẽ nghĩ đến các phương pháp gia công như tiện, khoan, mài, doa, khoét, taro, chuốt … Mặc dù các phương pháp gia công kim loại đó có thể đáp ứng được nhiều loại vật liệu gia công; tuy nhiên với sự ra đời của nhiều loại vật liệu mới, các chi tiết cần gia công có kích thước và hình dạng phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao thì các phương pháp gia công trên không đáp ứng được. Chính vì vậy, các phương pháp gia công đặc biệt ra đời.
Mời các bạn cùng Blog Công nghệ HCV tìm hiểu về Các phương pháp gia công đặc biệt trong Công nghệ chế tạo máy, nội dung này được đề cập tới trong các Giáo trình Máy công cụ cắt gọt kim loại của chương trình đào tạo ngành Cơ khí chế tạo.
Nếu cần, bạn hãy xem Hướng dẫn để Tải về file word tài liệu này bạn nhé (Free download).
Phương pháp gia công đặc biệt là gì?
Phương pháp gia công đặc biệt là những phương pháp gia công dùng để lấy đi hoặc đắp vào một phần kim loại từ bề mặt vật thể gia công.
Đặc điểm chung của các phương pháp gia công đặc biệt là gì?
- Khi dùng các phương pháp gia công đặc biệt, ta có thể gia công được các loại vật liệu kim loại hay phi kim loại mới vừa được phát triển.
- Khi dùng các phương pháp gia công đặc biệt, tốc độ gia công thường chậm hơn so với các phương pháp gia công truyền thống.
- Các phương pháp gia công đặc biệt có khả năng gia công các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, bất thường, khó hoặc không thể nào gia công bằng các thông thường.
- Các phương pháp gia công đặc biệt có khả năng hạn chế việc hư hỏng, bong tróc các lớp vật liệu từ bề mặt vật liệu gia công mà các phương pháp gia công truyền thống không làm được.
Có những phương pháp gia công đặc biệt nào?
Các phương pháp gia công đặc biệt có thể kể đến như sau:
Phương pháp gia công đặc biệt bằng cơ
Là phương pháp gia công kim loại thông qua năng lượng cơ. Nhóm này sẽ giống với các phương pháp gia công truyền thống, về mặt bản chất, đó là dùng dụng cụ cắt để lấy đi một phần kim loại trên bề mặt vật cần gia công. Tuy nhiên trong phương pháp này, chúng ta không dùng dụng cụ cắt gọt mà dùng đến các dòng hạt mài hay dòng lưu chất hoặc kết hợp cả 2 loại.
Phương pháp gia công bằng tia nước áp lực cao
Đặc điểm phương pháp gia công bằng tia nước áp lực cao
- Sử dụng áp lực nước lớn cho đi qua vòi phun có đường kính nhỏ để cắt hoặc khoan lỗ trên vật liệu.
- Áp lực nước đạt khoảng từ (300 đến 400) MPa với đường kính vòi phun khoảng 1mm thường dùng để cắt các vật liệu như kim loại mềm (nhôm, đồng …), đá (đá cẩm thạch, đá Granite …) và các vật liệu khác (sợi thủy tinh, gốm, sứ, vải …).
- Áp lực nước đạt khoảng từ (500 - 600) MPa với đường kính vòi phun khoảng 0,5mm thường dùng để cắt các vật liệu có độ cứng cao hơn, chẳng hạn như inox.
Phương pháp gia công bằng tia hạt mài áp lực cao
Đặc điểm phương pháp gia công bằng tia hạt mài áp lực cao
- Hạt mài thường dùng là Al2O3 và SiO2 có đường kính tốt nhất là ∅ = 0,07÷0,08 mm. Máy thường dùng để cắt các vật liệu phi kim loại cứng và giống như thuỷ tinh CaF2, gốm sứ SiO2, hay silicon, mica, hoặc dùng để làm sạch, đánh bóng …
- Gia công bằng hạt mài sẽ tạo ra một lớp mỏng có độ cứng, độ bền và độ giòn cao hơn lớp kim loại bên trong.
- Gia công bằng hạt mài sử dụng có hiệu quả đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp.
Ưu điểm của nhóm phương pháp gia công đặc biệt bằng cơ
- Cắt, tạo lỗ trên nhiều vật liệu mà các phương pháp gia công truyền thống khác không làm được.
- Cắt được vật liệu có bề dày lớn với dung sai hợp lý.
- Quá trình cắt hay tạo lỗ không phát sinh nhiệt, vùng gia công không chịu tác động nhiệt, chất lượng vết cắt cao, ít bị hư hỏng.
- Cho phép gia công trên các bề mặt khó và phức tạp với độ chính xác cao.
- Khả năng tự động hóa cao, dễ dàng trong sử dụng và sửa chữa.
Nhược điểm của nhóm phương pháp gia công đặc biệt bằng cơ
- Gia công đặc biệt bằng cơ khó kiểm soát độ chính xác về kích thước gia công
- Gia công đặc biệt bằng cơ khó có thể điều chỉnh được chiều sâu cắt, thông thường chi tiết gia công bắt buộc phải cắt đứt
- Giá thành thiết bị cao
Phương pháp gia công bằng tia lửa điện
Phương pháp gia công bằng tia lửa điện là gì?
Phương pháp gia công bằng tia lửa điện là phương pháp phóng các tia lửa điện lên bề mặt vật liệu gia công, làm cho lớp vật liệu cần gia công đi bị nóng chảy hoặc bốc hơi bởi một quá trình điện nhiệt.
Đặc điểm phương pháp gia công bằng tia lửa điện
- Trong gia công tia lửa điện, dụng cụ điện cực đóng vai trò cực quan trọng vì độ chính xác gia công một mặt phụ thuộc vào độ chính xác của điện cực. Điện cực thường được gia công bằng các phương pháp: cắt gọt, đúc chính xác, ép, phun kim loại, mạ điện phân… .
- Điện cực dụng cụ có mặt đầu thường được chế tạo từ các vật liệu như đồng thau, đồng vàng, nhôm và đôi khi cả vonfram.
- Hai điện cực được cấp điện áp một chiều từ 50V đến 300V để tạo ra dòng điện từ 0,1A đến 500A.
Ưu điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện
- Phương pháp này thường được dùng để gia công các lỗ hoặc các bề mặt có biên dạng bất kỳ trên các chi tiết từ hợp kim cứng đến thép nhiệt luyện hoặc dùng để cắt đứt các vật liệu cứng khác.
- Tùy thuộc vào chế độ gia công, độ chính xác của phương pháp có thể đạt từ (±0,3 đến ± 0,01)mm; độ bóng bề mặt nằm trong khoảng cấp 1 đến 6.
Nhược điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện
- Năng suất gia công thấp (khoảng 800 - 900 mm3/phút khi gia công thép)
- Tiêu hao năng lượng điện lớn (khoảng từ 10 - 17 kW/giờ trên 1kg trọng lượng kim loại được bóc đi).
- Hao mòn dụng cụ lớn (khoảng 25 - 50% thể tích kim loại được bóc đi).
Phương pháp gia công bằng xung điện
Phương pháp gia công bằng xung điện là gì
- Phương pháp gia công bằng xung điện là một phương pháp gia công kim loại bằng cách ăn mòn điện cực.
- Gia công bằng xung điện khác với gia công bằng tia lửa điện ở việc sử dụng máy phát xung loại khác và thời gian xảy ra của các xung lâu hơn.
Ưu điểm phương pháp gia công bằng xung điện
- Gia công bằng xung điện có hiệu quả cao khi bóc tách kim loại trên diện tích rộng (tới 100x100 mm).
- Với cùng một chế độ gia công, phương pháp xung điện có năng suất bóc tách kim loại trên một đơn vị diện tích cao hơn phương pháp tia lửa điện khoảng từ 8 - 10 lần.
Ứng dụng của phương pháp gia công bằng xung điện
Thường được sử dụng để chế tạo khuôn dập, khuôn ép …
Phương pháp gia công bằng điện cực dây
Gia công bằng điện cực dây là gì
Gia công bằng điện cực dây là phương pháp gia công sử dụng điện cực là sợi dây có đường kính 0,1 – 0,3mm, cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng cố định. Quá trình phóng tia lửa điện của máy cắt dây là bằng mặt bên dây cắt đối với chi tiết cần gia công.
Ưu điểm phương pháp gia công bằng điện cực dây
- Cho độ chính xác gia công cao
- Kết cấu máy đơn giản và có khả năng tự động hóa nguyên công
- Được sử dụng để gia công các chi tiết có độ cứng cao
Ứng dụng phương pháp gia công bằng điện cực dây
Phương pháp gia công bằng điện cực dây thường được dùng để gia công rãnh có độ chính xác cao; gia công các cam đĩa hợp kim cứng; gia công các dưỡng chép hình, các khuôn mẫu và các loại bánh răng trụ răng thẳng ăn khớp trong và ngoài …
Phương pháp gia công bằng điện tiếp xúc
Gia công bằng điện tiếp xúc là gì
Gia công bằng điện tiếp xúc là phương pháp gia công mà phôi và dụng cụ được nối với 2 cực của một nguồn điện. Phương pháp này chính là sử dụng hồ quang điện của điện cực dụng cụ khi nó tiếp xúc với bề mặt gia công
Ưu điểm phương pháp gia công bằng điện tiếp xúc
- Cho năng suất và hiệu quả rất cao khi gia công thô (tẩy gỉ sắt, cắt đứt, làm sạch vật đúc …). Năng suất gia công có thể đạt 7.103 mm3/phút.
- Độ chính xác của phương pháp có thể đạt cấp 4 - 5; độ bóng bề mặt đạt cấp 1 - 2
Các ứng dụng phương pháp gia công bằng điện tiếp xúc
Ứng dụng để phay chi tiết
Ứng dụng để mài chi tiết
Ứng dụng để tiện chi tiết
Ứng dụng để khoan - xọc chi tiết
Phương pháp hàn điện tiếp xúc là một trong những phương pháp hàn tiên tiến không cần dùng que hàn hoặc chất trợ dung mà vẫn đảm bảo được mối hàn tốt. Phương pháp hàn này đã được cơ khí hóa và tự động hóa.Phương pháp gia công bằng điện hóa
Phương pháp gia công bằng điện hóa là gì
Phương pháp gia công bằng điện hóa là phương pháp gia công bằng sử dụng sự ăn mòn điện hóa để tạo nên những hình dạng nhất định.
Đặc điểm của phương pháp gia công bằng điện hóa
- Phương pháp này được sử dụng trong gia công các vật liệu có tính cứng, khó cắt gọt… Chỉ trừ một số kim loại cực hiếm không thể tiến hành được, thì gần như 90% các kim loại đều có thể gia công được.
- Gia công điện hóa đặc biệt có tính ứng dụng cao bởi khi gia công bề mặt càng lớn thì tính kinh tế càng cao. Hiện nay, các thiết bị với cường độ lớn như 20.000 A, năng suất phoi là 33 cm3/ph đã được sản xuất. Chúng có tốc độ điện cực đạt con số 12mm/phút. Loại thiết bị này có kích thước khá lớn và vững chắc.
Một số ứng dụng phương pháp gia công bằng điện hóa
Mài điện hóa
Làm sạch bavia
Đánh bóng bằng điện hóa
Phương pháp gia công bằng chùm tia điện tử
Phương pháp gia công bằng chùm tia điện tử là gì
Phương pháp gia công bằng chùm tia điện tử là phương pháp sử dụng năng lượng chùm tia điện tử hội tụ để gia công bề mặt chi tiết
Đặc điểm của phương pháp gia công bằng chùm tia điện tử
- Phương pháp thực hiện gia công các vật liệu đa dạng như thép, Vonfram, platin và silic… Chúng đặc biệt được sử dụng rất rộng rãi và đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
- Chúng có thể phay các rãnh cực nhỏ với độ lớn kích thước chỉ từ 0.01 đến 1mm. Cũng có thể tiến hành gia công các lỗ nhỏ từ 5 - 15 mm
- Phương pháp này không chỉ gia công trên vật liệu kim loại mà chúng còn được vận hành trên các vật liệu cách điện kém hoặc trên kính, gốm.
Ưu điểm phương pháp gia công bằng chùm tia điện tử
- Có thể gia công trên hầu hết các loại vật liệu
- Có khả năng gia công chính xác bởi khả năng tự hãm của điện tử với lớp mỏng của vật liệu
- Có thể điều chỉnh tức thời với cường độ và vị trí của tia điện tử
- Bảo đảm sạch về mặt hoá học nhờ đặt vào buồng chân không
Nhược điểm phương pháp gia công bằng chùm tia điện tử
- Phương pháp hạn chế khi chỉ có thể gia công trong buồng chân không
- Giá thành gia công của sản phẩm tương đối cao.
- Đặc biệt sẽ nguy hiểm về phóng xạ Rơnghen.
Phương pháp gia công bằng tia laser
Phương pháp gia công bằng tia laser là gì
- Phương pháp gia công bằng tia laser là phương pháp gia công ứng dụng quá trình tương tác giữa chùm tia laser và vật liệu cần gia công
- Bản chất phương pháp gia công bằng tia laser là quá trình gia công nhiệt, trong đó năng lượng của chùm tia laser tập trung vào phần nhỏ của chùm tia laser làm cho phần vật liệu đó nóng chảy và bốc hơi đi
Ưu điểm phương pháp gia công bằng tia laser
- Không cần dùng buồng chân không
- Không có phóng xạ rơnghen
- Công suất bức xạ cao, quá trình cắt không phụ thuộc vào cơ tính của phôi liệu, nên nó có thể khoan, hàn, cắt đứt các vật liệu có độ bền cao, phi kim loại, khó gia công bằng phương pháp truyền thống
- Thời gian nung nóng vật liệu ngắn, vùng chịu tác động hẹp, vết cắt nhỏ, ít biến dạng, nên đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt gia công cao
- Không dùng dụng cụ cắt, không có lực cắt. Cắt được những bề mặt phức tạp, ở vị trí khó tiếp cận
Nhược điểm phương pháp gia công bằng tia laser
- Hiệu suất rất thấp (dưới 1%)
- Khả năng điều chỉnh độ lệch tia kém hơn so với tia điện tử
- Với một số loại tia laser,khó hoặc hoàn toàn không có khả năng điều chỉnh công suất ra
- Đường kính nhỏ nhất của điểm chất sáng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng
Ứng dụng phương pháp gia công bằng tia laser
- Trong công nghiệp laser được sử dụng vào việc hàn, khoan, cắt., các loại vật liệu có độ nóng chảy cao kể cả phi kim
- Gia công bằng chùm tia laze rất có hiệu quả đối với lỗ nhỏ. Sử dụng chùm tia laze có thể gia công được các vật liệu khác nhau như kim loại, thạch anh, kim cương, rubi … Chiều sâu lỗ gia công có thể đạt 12,7 mm. Khi gia công đường kính lỗ 0,1- 0,2 mm thì độ chính xác có thể đạt 2 - 5.
- Cắt các rãnh nông, chạm khắc các dụng cụ đo và các chi tiết thép, khắc logo trên vật liệu kim loại và phi kim
- Trong y khoa thì laser được ứng dụng phổ biến trong việc giải phẫu, điều trị các bệnh như bong võng mạc mắt, khoan răng, châm cứu…
- Laser còn được dùng để kiểm tra chất lượng các sản phẩm đúc và kiểm tra độ tinh khiết của các loại chất lỏng hoặc khí, các sản phẩm điện tử
Những ưu việt của các phương pháp gia công đặc biệt
- Có khả năng gia công tất cả các loại vật liệu với bất kỳ tính chất cơ lý nào vì chúng không ảnh hưởng nhiều đến năng suất và chất lượng.
- Không cần sử dụng các dụng cụ chuyên dùng hoặc các vật liệu mài (trừ phương pháp cơ điện hóa).
- Độ chính xác gia công rất cao, chúng ta có thể dễ dàng gia công các lỗ nhỏ và cực nhỏ trên chi tiết gia công đòi hỏi độ chính xác cao từ 2 ÷ 5 μm. Có khả năng gia công các ống dẫn dầu của các hệ thống thủy lực đòi hỏi phải không có bavia hoặc vết xước trong đường ống và các khớp nối.
- Có khả năng hoàn toàn cơ khí hóa và tự động hóa, năng suất cao
- Có thể gia công tại các vị trí nhỏ trên một chi tiết gia công rất lớn một cách dễ dàng
Hoi vọng rằng bạn cảm thấy hữu ích với nội dung bài viết các phương pháp gia công đặc biệt , có trao đổi gì không, hãy để lại nhận xét cuối bài nhé.
