Giải thích chi tiết quy trình sản xuất mặt bích rèn

Mặt bích rèn là một loại phụ kiện mặt bích được sản xuất bằng quy trình rèn. So với mặt bích đúc, nó có ưu điểm là hàm lượng carbon thấp, không dễ bị rỉ sét, cấu trúc dày đặc và tính chất cơ học vượt trội, nhưng chi phí cao hơn. Quá trình rèn có thể đảm bảo rằng cấu trúc bên trong của mặt bích đồng đều, không có lỗ chân lông hoặc tạp chất và các khuyết tật khác, phù hợp cho các ứng dụng áp suất cao và cường độ cao. Quy trình sản xuất thường bao gồm các giai đoạn như chuẩn bị nguyên liệu thô, gia nhiệt, rèn, xử lý nhiệt, gia công và kiểm tra. Theo kích thước, lô và yêu cầu độ chính xác của mặt bích, có thể sử dụng các phương pháp như rèn tự do, rèn khuôn hoặc rèn màng. Dưới đây là mô tả chi tiết về quy trình, dựa trên các tiêu chuẩn ngành và thực tiễn sản xuất điển hình.

1. Nhập và kiểm tra nguyên liệu thô

Mô tả bước: Đầu tiên, nguyên liệu thô (chẳng hạn như thép không gỉ, thép carbon hoặc thép hợp kim dạng thanh, tấm hoặc phôi thép) được nhập vào nhà máy. Vật liệu phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia (chẳng hạn như GB/T 9112-2010, v.v.).

Thao tác quan trọng: Thực hiện phân tích thành phần hóa học, kiểm tra tính chất cơ học và kiểm tra ngoại quan để đảm bảo không có vết nứt, tạp chất và các khuyết tật khác. Sau khi đạt tiêu chuẩn, nó được lưu trữ trong kho.

Mục đích: Đảm bảo chất lượng vật liệu và tránh các khuyết tật tiếp theo.

2. Cắt (cắt phôi)

Mô tả bước: Theo thông số kỹ thuật thiết kế mặt bích (chẳng hạn như đường kính, độ dày), sử dụng các phương pháp như cưa, cắt hoặc cắt plasma để cắt nguyên liệu thô thành phôi cần thiết.

Thao tác quan trọng: Cần xem xét lượng dư rèn (thường là 5-10mm) khi cắt để bù cho sự co ngót khi rèn và tổn thất gia công. Đối với mặt bích lớn, có thể sử dụng cắt tấm hoặc cắt thanh.

Mục đích: Chuẩn bị kích thước phôi phù hợp để gia nhiệt và rèn.

3. Gia nhiệt

Mô tả bước: Đặt phôi đã cắt vào lò nung để gia nhiệt đến nhiệt độ rèn (thường là 950-1250℃ đối với thép carbon, 800-1100℃ đối với thép không gỉ, tùy thuộc vào vật liệu).

Thao tác quan trọng: Sử dụng lò trung tần hoặc lò gas để gia nhiệt, đảm bảo gia nhiệt đều, tránh quá nhiệt hoặc khử carbon. Thời gian gia nhiệt phụ thuộc vào kích thước phôi.

Mục đích: Làm mềm vật liệu, tăng độ dẻo để dễ dàng tạo hình sau này.

4. Rèn tạo hình

Mô tả bước: Đặt phôi đã gia nhiệt lên thiết bị rèn để biến dạng. Đây là giai đoạn cốt lõi, được chia thành rèn tự do, rèn khuôn, v.v. tùy theo phương pháp.

Rèn tự do: Thích hợp cho mặt bích số lượng nhỏ, nhiều loại. Các quy trình cơ bản bao gồm:

Dập (Upsetting): Nén phôi theo hướng trục, giảm chiều cao và tăng diện tích mặt cắt ngang, được sử dụng cho mặt bích hình đĩa.

Kéo dài (Drawing Out): Kéo dài chiều dài phôi và giảm diện tích mặt cắt ngang, được sử dụng cho các bộ phận loại trục.

Đục lỗ (Punching): Sử dụng đột để đục lỗ thông hoặc lỗ mù, tạo thành lỗ trung tâm của mặt bích.

Uốn (Bending): Uốn phôi thành một góc quy định.

Xoắn (Twisting): Xoay một phần phôi để tạo thành một hình dạng cụ thể.

Cắt (Cutting): Loại bỏ vật liệu thừa.

Rèn khuôn: Thích hợp cho mặt bích số lượng lớn, độ chính xác cao. Đặt phôi vào khuôn để rèn, bao gồm rèn sơ bộ, rèn cuối cùng, loại bỏ bavia và cắt cạnh. Thiết bị như búa rèn khuôn, máy ép rèn khuôn nóng.

Rèn màng: Nằm giữa rèn tự do và rèn khuôn, sử dụng khuôn đơn giản để hỗ trợ.

Thao tác quan trọng: Kiểm soát nhiệt độ, lượng biến dạng và lực búa khi rèn để tránh hạt thô hoặc vết nứt. Đối với vòng mặt bích lớn, có thể gia công theo từng đoạn: uốn chính xác, loại bỏ đầu, vát mép hàn, hàn thành hình tròn.

Mục đích: Tạo thành phôi thô của mặt bích, đảm bảo cấu trúc bên trong dày đặc.

5. Làm nguội và xử lý nhiệt sau khi rèn

Mô tả bước: Làm nguội ngay lập tức sau khi rèn (làm nguội bằng không khí, làm nguội bằng nước hoặc làm nguội bằng dầu), sau đó thực hiện xử lý nhiệt như thường hóa, ủ, tôi và ram hoặc tôi.

Thao tác quan trọng: Kiểm soát tốc độ làm nguội để ngăn ngừa vết nứt. Nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt được điều chỉnh theo vật liệu (chẳng hạn như thường hóa thép carbon 850-900℃).

Mục đích: Cải thiện tính chất cơ học, loại bỏ ứng suất dư, tinh chỉnh hạt.

6. Gia công

Mô tả bước: Gửi phôi rèn đến xưởng gia công, sử dụng máy tiện, máy phay và các thiết bị khác để gia công tinh hình dạng, mặt phẳng và bề mặt kín.

Thao tác quan trọng: Dung sai gia công tuân thủ tiêu chuẩn (chẳng hạn như ANSI B16.5), độ nhám bề mặt Ra1.6-6.3μm.

Mục đích: Đạt được kích thước chính xác và độ hoàn thiện.

7. Khoan lỗ

Mô tả bước: Khoan lỗ lắp đặt trên mặt bích (chẳng hạn như lỗ bu lông), sử dụng máy khoan hoặc máy công cụ CNC.

Thao tác quan trọng: Độ chính xác vị trí lỗ cao, đường kính và khoảng cách lỗ tuân thủ bản vẽ thiết kế.

Mục đích: Tạo điều kiện kết nối mặt bích.

8. Kiểm tra và kiểm tra không phá hủy

Mô tả bước: Thực hiện đo kích thước, kiểm tra độ cứng, kiểm tra siêu âm (UT), kiểm tra hạt từ (MT) hoặc kiểm tra bằng tia X (RT).

Thao tác quan trọng: Kiểm tra các khuyết tật bên trong, vết nứt bề mặt, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia.

Mục đích: Đảm bảo chất lượng sản phẩm, tỷ lệ đạt tiêu chuẩn thường yêu cầu trên 99%.

9. Đánh dấu và đóng gói

Mô tả bước: Sử dụng tem thép để đánh dấu thông số kỹ thuật, vật liệu, số lô và các thông tin khác, sau đó sơn chống gỉ và đóng gói (hộp gỗ hoặc pallet).

Thao tác quan trọng: Đánh dấu rõ ràng, đóng gói chống ẩm và chống va đập.

Mục đích: Tạo điều kiện truy xuất nguồn gốc và vận chuyển.

Lưu ý và biến thể

Quy trình cụ thể của mặt bích hàn đối đầu: Đầu tiên rèn dọc để tăng diện tích mặt cắt ngang, sau đó kéo dài để tăng chiều dài, cuối cùng đục lỗ theo chiều dọc.

Vòng mặt bích lớn: Do kích thước lớn, có thể uốn và hàn theo từng đoạn.

So sánh với các loại mặt bích khác: Mặt bích rèn có độ bền cao hơn mặt bích đúc (dễ có lỗ chân lông), nhưng không linh hoạt bằng mặt bích hàn. Cần chú ý đến an toàn và bảo vệ môi trường trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như xử lý khí thải.

Ví dụ về thiết bị: Búa rèn, lò nung, máy tiện CNC, máy dò khuyết tật, v.v.

Toàn bộ chu kỳ quy trình phụ thuộc vào quy mô, vài ngày đối với lô nhỏ và vài tuần đối với lô lớn. Trong sản xuất thực tế, các thông số có thể được điều chỉnh theo các tiêu chuẩn cụ thể (chẳng hạn như tiêu chuẩn quốc gia, tiêu chuẩn Mỹ).