Độ chính xác dưới áp suất: Hướng dẫn kỹ thuật để rèn loại vòng liền mạch

Tìm hiểu cơ chế rèn vòng cán liền mạch

Rèn kiểu vòng, cụ thể là quy trình vòng cán liền mạch, là một kỹ thuật sản xuất chuyên dụng được sử dụng để tạo ra các bộ phận hình tròn, có độ bền cao. Không giống như các vòng hàn, được hình thành bằng cách uốn một thanh và nối các đầu, các vòng liền mạch được sản xuất thông qua một quy trình bắt đầu bằng một chiếc "bánh rán" kim loại rắn. Khuôn phôi này chịu áp lực lớn giữa một loạt con lăn—bao gồm một con lăn chính, một con lăn chạy không tải và các côn hướng trục—đồng thời làm giảm độ dày thành và tăng đường kính. Biến dạng cơ học này đảm bảo rằng dòng hạt của kim loại được định hướng theo chu vi, mang lại tính toàn vẹn cấu trúc vượt trội và khả năng chống mỏi.

Vai trò của dòng hạt trong cường độ vòng

Ưu điểm chính của rèn dạng vòng so với đúc ly tâm hoặc gia công từ tấm là phát triển dòng hạt liên tục. Trong quá trình cán, cấu trúc tinh thể bên trong của kim loại được sắp xếp lại theo đường viền của vòng. Điều này giúp loại bỏ các điểm yếu, làm cho bộ phận này có khả năng phục hồi tốt hơn đáng kể trước các tác động và môi trường áp suất cao. Đối với các ngành như hàng không vũ trụ hoặc dầu khí, sức mạnh định hướng này là yêu cầu an toàn không thể thương lượng.

Lựa chọn vật liệu quan trọng cho nhẫn rèn

Tính linh hoạt của rèn kiểu vòng cho phép sử dụng nhiều loại hợp kim sắt và kim loại màu. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu về nhiệt, hóa học và cơ học của ứng dụng cuối cùng. Thép carbon thường được sử dụng cho mặt bích công nghiệp nói chung, trong khi siêu hợp kim được dành riêng cho nhiệt độ cực cao của động cơ tua-bin.

Quy trình sản xuất từng bước

Độ chính xác trong quá trình rèn vòng đạt được thông qua một chuỗi các giai đoạn cơ và nhiệt được kiểm soát. Mỗi bước phải được giám sát để đảm bảo vòng cuối cùng đáp ứng dung sai kích thước và tiêu chuẩn luyện kim.

• Khó chịu: Phôi hoặc phôi ban đầu được nung nóng đến nhiệt độ rèn và được nén theo phương thẳng đứng để giảm chiều cao và tăng đường kính của nó.
• Xỏ lỗ: Một cú đấm được truyền qua trung tâm của kim loại nóng khó chịu để tạo ra một lỗ, tạo thành "bánh rán" hoặc khuôn rỗng.
• Vòng lăn: Khuôn phôi được đặt trên cuộn chạy không tải và di chuyển về phía cuộn dẫn động. Khi các cuộn quay, độ dày của thành bị nén lại, buộc vòng phải mở rộng đường kính.
• Xử lý nhiệt: Các quy trình sau rèn như ủ, làm nguội hoặc ủ được áp dụng để đạt được độ cứng và độ dẻo mong muốn.

Ứng dụng và lợi ích công nghiệp

Việc rèn kiểu vòng được ưu tiên hơn trong các lĩnh vực mà lỗi thành phần không phải là một lựa chọn. Do quy trình này giảm thiểu lãng phí vật liệu so với gia công khối rắn (sẽ tạo ra một lượng lớn phế liệu từ lỗ trung tâm), nên đây cũng là giải pháp tiết kiệm chi phí để sản xuất khối lượng lớn các bộ phận hình tròn.

Ưu điểm chính của nhẫn rèn

• Dung sai áp suất cao: Lý tưởng cho mặt bích kiểu vòng (RTJ) được sử dụng trong khoan dầu dưới biển sâu.
• Bề mặt hoàn thiện vượt trội: Quá trình cán thường mang lại bề mặt mịn hơn, đồng đều hơn so với rèn khuôn hở.
• Độ chính xác kích thước: Máy phay vòng được điều khiển bằng CNC hiện đại có thể có dung sai chặt chẽ, giảm nhu cầu gia công thứ cấp rộng rãi.
• Hiệu quả kinh tế: Sản xuất gần dạng lưới giúp tiết kiệm chi phí nguyên liệu thô, đặc biệt khi gia công với các hợp kim đắt tiền như titan.