10.3.1. Khái niệm

Rèn tự do là quá trình gia công kim loại bằng áp lực rèn (thông qua búa tay hoặc búa máy) để thay đổi hình dáng của phôi liệu.

Rèn là một phương pháp gia công được dùng từ lâu. Rèn là nung nóng phôi thép tới nhiệt độ trên 900oC để cho kim loại chuyển sang trạng thái dẻo rồi đặt lên đe và dùng búa đập để có được hình dáng cần thiết của sản phẩm.

Vật liệu để rèn tự do là các thỏi kim loại đúc và các phôi cán.

Rèn tự do có rèn bằng tay hay bằng máy.

Rèn tay dùng để rèn những vật có khối lượng không lớn lắm. Trên hình 10.8 là những dụng cụ dùng để rèn bằng tay.

YouTube Video

10.3.2. Thiết bị rèn tự do

Rèn máy có năng suất cao hơn rèn tay rất nhiều và có thể gia công được những vật lớn. Rèn máy được tiến hành trên búa máy. Búa máy chia làm hai loại: chạy bằng máy ép khí và  chạy bằng máy hơi nước.

Búa máy khí ép thường được dùng để rèn các chi tiết nhỏ. Máy có hai xilanh: xilanh ép (1) và xilanh công tác (2) (Hình 10.9). Píttông (3) của xilanhép (1) dùng để đẩy không khí làm cho píttông (4) di chuyển, píttông (4) này cũng đồng thời là phần đập của búa. Píttông (3) của xilanh ép (2) chuyển động lên xuống được nhờ một động cơ điện (6) qua hệ thống biên – tay quay (5) và hộp giảm tốc (7).

Giữa các xilanh ép và xilanh công tác có một bộ phận điều chỉnh không khí gồm có các van (8), (9) và các ống dẫn luân phiên nhau đưa không khí bị ép vào dưới hoặc phía trên của xilanh công tác. Bàn đạp (10) dùng để đóng mở các van đó. Khi khí đi vào phần trên của xilanh (2) sẽ đè lên phần trên của píttông (4), đẩy thân búa chuyển động nhanh xuống và đập lên phôi rèn.

Khi khí đi vào phần dưới của xilanh (2), nó sẽ nâng búa lên cao. Bằng cách phân phối khí như vậy, búa có thể chuyển động, không những đập liên tục mà còn đập từng nhát một, ép phôi rèn vào đe dưới hoặc treo ở trên.

Đầu búa (11) được bắt vào phần đập búa và đe dưới (12) được bắt vào bệ đe (13) bằng cách chêm vào rãnh dạng đuôi cá. Bệ đe (13) được đặt trên thân đe (14), thân đe này tách riêng khỏi thân máy.

Búa máy khi ép có khối lượng phần đập (đầu búa) từ 50 kg đến 1 tấn. Trong một phút búa có thể đập khỏang 70 – 190 lần.

Để rèn các chi tiết lớn người ta thường dùng búa máy hơi nước. Búa máy hơi nứơc gồm hai loại: loại chuyển động đơn và loại có chuyển động kép

 

Búa có chuyển động đơn

Hơi nước hoặc khí để nén chỉ dùng để nâng phần đập của thân búa lên rồi thoát ra ngoài xilanh để cho phần búa rơi xuống đập lên vật rèn. Loại này hiện nay ít dùng.

Búa có chuyển động kép.

Hơi nước dùng đển nâng phần đập của thân búa lên rồi đồng thời dùng để tăng thêm năng lượng đập của thân búa khi rơi xuống.

Hình 10.10  nêu sơ đồ cấu tạo của búa máy hơi nước có chuyển động kép. Hơi nước vào xilanh công tác qua ngăn kéo (1) nhờ tay gạt (2). Đầu búa được bắt chặt vào phần đập của thân búa (4). Phần này nối liền với cần (5) của píttông (6) trong xilanh công tác. Đe dưới (7) được bắt vào giá đe (8), đe này được bắt vào thân đe (9).

Đầu búa có thể đập từng nhát một hoặc tự động đập lên vật rèn, nó cũng có thể ép phôi rèn vào đe dưới hoặc treo lưng chừng.

Khối lượng phần đập của búa máy hơi nước nặng từ 0,5 đến 5 tấn, áp suất của hơi nước hoặc khí nén từ 6 đến 8 atmôtphe (at).

10.3.3. Kỹ thuật rèn tự do

Những nguyên công cơ bản về rèn tự do là chồn, vuốt, đột, chặt, uốn. (Hình 10.11)

a.   Chồn: là nguyên công rèn làm cho tiết diện của phôi tăng lên, do chiều cao giảm xuống. Có ba kiểu chồn: chồn toàn phần, chồn đầu và chồn giữa. Khi chồn đầu hay chồn giữa, chỉ cần nung nóng một phần của phôi (ở đầu hay giữa), phần đó sau khi chồn sẽ có tiết diện lớn hơn.

b.   Vuốt: là một nguyên công rèn để kéo dài phôi và làm cho diện tích mặt cắt ngang của nó nhỏ xuống. Những kiểu vuốt khác nhau là:

+ Vuốt phẳng (dàn phẳng): là đập dẹp phôi bằng một dụng cụ dát phẳng làm cho chiều rộng của phôi lớn lên và chiều cao giảm xuống.

+ Vuốt rộng lỗ: là nguyên công dùng trục gá để giảm chiều dày và tăng đường kính của ống.

+ Vuốt dài ống: là nguyên công dùng trục tâm làm tăng chiều dài của ống và làm giảm đường kính ngoài cùng chiều dày của ống.

c.    Đột: là một nguyên công rèn làm cho phôi có lỗ hoặc có chỗ lõm sâu xuống. Dụng cụ để tạo lỗ gọi là mũi đột.

d.   Chặt: là một nguyên công của rèn dùng để cắt phôi liệu thành từng phần. Có thể tiến hành ở trạng thái nguội hoặc trạng thái nóng.

e.    Uốn: là một nguyên công rèn ở trạng thái nguội hay nóng để đổi hướng thớ của phôi