CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
(General Mechanical Engineering Technology)
1.Mục đích: Nghiên cứu tổng quát tất cả các công việc mà
ngành Cơ Khí thực hiện bao gồm:
- Vật liệu dùng trong cơ khí, chủ yếu là kim loại và phi kim
- Cơ tính và biện pháp thay đổi cơ tính của vật liệu
- Các phương pháp tạo phôi, chế tạo sản phẩm cơ khí
-Chỉ tiêu chất lượng chế tạo chi tiết máy và lắp ráp máy
2.Yêu cầu:
- Học thuộc các định nghĩa, các thuật ngữ ( Việt & Anh) của
chuyên ngành cơ khí nhằm tự quốc tế hóa môn học này
- Nắm vững các công nghệ chế tạo cơ khí từ cổ điển đến
hiện đại
- Kết hợp lý thuyết trên lớp để hoàn thiện thực hành Công
nghệ Cơ Khí 1 cũng được học trong cùng học kỳ này ở
xưởng Cơ Khí
3. Thực hiện:
- Chương trình 3 tín chỉ tương đương với 5 giờ học lý thuyết/
tuần.
- SV cần tự học 3 giờ hay hơn nữa /tuần ở nhà và tra cứu tài
liệu rộng hơn hay các bài tập câu hỏi trắc nghiệm.
-Hình thức kiểm tra và thi: Trắc nghiệm 20 câu giữa kỳ
(khoảng tuần 8) và 40 câu cuối kỳ
- Hầu như không phải nhớ các công thức phức tạp, nhưng SV
hầu như phải tự đào sâu thêm thông qua các thuật ngữ từ
khóa đã học trên Internet
Chương 1: THUẬT NGỮ CƠ BẢN CƠ KHÍ
Cơ khí (Mechanical engineering) là ngành kỹ thuật nghiên
cứu
về thiết kế và chế tạo máy:
: Cơ: chuyển động
: Khí :là dụng cụ
(cần chú ý Hán ngữ có rất nhiều từ Cơ và Khí đồng âm nhưng dị ngữ)
Đây là ngành học về chuyển động của tất cả các đối tượng liên quan tới máy
móc trong cơ khí
Công nghệ (Technology) Biện pháp để thực hiện một công việc theo một trình tự
nhất định dựa trên kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm
Phôi (Workpiece) khối vật liệu nguyên thủy dùng để chế tạo ra chi tiết máy cơ khí
Chi tiết máy (Mechanical part, detail, element) là bộ phận nhỏ nhất trong
máy không thể tháo rời ra nhỏ nữa. Hình dưới phôi thép thanh và chi tiết
máy chế tạo từ phôi này và phoi bị cắt tách ra trên máy phay
Phoi (Chip) là miếng vụn vật liệu được bóc tách ra trong công nghệ
tạo hình bằng gia công cắt gọt
Một số chi tiết máy : không có khái niệm to hay nhỏ mà có thể tháo ra nhỏ nữa không
Vit: (Screw, Vis) chi tiết máy có ren bên ngoài
Đai ốc (Nut, écrou) chi tiết máy có ren bên trong
Đệm (long đền, rondellle, washer: chi tiết máy mỏng tròn có lỗ
giữa dùng để bảo vệ bề mặt lắp ráp
Bulon (bolt, boulon) một bộ gồm ít nhất là vis và đai ốc. Bulon có
phải là chi tiết máy không?
Khâu (Cơ phận) các chi tiết máy liên kết cứng với nhau bằng bulong, hàn,
đinh tán…thành khâu hay cơ phận
Hình bên trái là khâu thanh truyền (rod, bielle)
Bao gồm bao nhiêu chi tiết ghép cứng lại?
Cơ cấu (Mechanism) nhiều khâu nối động với nhau thành cơ cấu thí dụ
cơ cấu tay quay thanh truyền sau đây trong động cơ chữ V của xe tải
Cơ tính: tính chất cơ bản nền tảng
cơ bản, chữ cơ này khác với cơ trong cơ khí
Nhiệt luyện (Heat treatment) dùng biến đổi nhiệt để
thay đổi cơ tính của vật liệu: Tôi, ủ, ram, thường hóa…
Cơ luyện (Mechanical treatment) dùng chuyển động,
va đập, lăn ép làm thay đổi cơ tính
Hóa luyện( chemical treatment) dung hóa chất làm
thay đổi tính chất của vật liệu: thấm carbon, Nitrogen
Tôi cao tần (high-frequency hardening)
Dùng cảm ứng điện từ để nung bề ngoài chi tiết máy
lên nhiệt độ cao sao đó làm nguội nhanh để tăng độ
cứng bề mặt chi tiết máy, Tôi cao tần dĩa xich hình bên
Thảo luận về ý nghĩa của chữ Cơ trong:
- Chất Hữu Cơ, chất Vô Cơ?
- “Lửa Cơ đốt ruột dao hàn cắt da” trong Cung Oán ngâm khúc?
- “ Cơ rô chuồn bích” một trong Tứ Đổ Tường
- Sắt (Fe) là nguyên tố cơ bản của thép (steel) và gang (cast iron)
- Cơ hội ngàn vàng
- Cơ tính, lý tính và hóa tính của vật liệu
- Cơ hàn, tật bệnh luôn ám ảnh con người
- Phi cơ, động cơ
CHƯƠNG 1 VẬT
1.1 QUAN NIỆM VẬT CHẤT ĐÔNG PHƯƠNG
LIỆU CƠ KHÍ
Do không nghiên cứu sâu tây phương học giả cổ Trung Hoa quan niệm thế
giới vật chất chỉ có 5 thứ: ngũ hành thí dụ kim chỉ tất cả các loại kim loại chứ
không phải chỉ riêng vàng
1.1 QUAN NIỆM VẬT CHẤT TÂY PHƯƠNG
Sự phát triển của thuật giả kim vào thời trung cổ và phát minh ra nguyên tử đã làm quan niệm về
vật chất của Tây phương phong phú với khoảng 120 chất khác nhau đươ85c xếp vào bản Phân
loại tuần hoàn hiện đại . Ai đã tạo ra bản Phân loại tuần hoàn hiện đại:
Moseley's Periodic Table (corrosion-doctors.org)
1.2 Vật liệu đầu tiên dùng làm máy móc: gỗ
Theo lich sử Trung Hoa là dân tộc phát minh ra máy móc trước tiên
tất cả làm bằng gỗ do:
- Gỗ dễ tìm kiếm trên mặt đất
- Mềm dễ gia công, tạo hình
- Nhẹ dễ vận chuyễn
Nhưng cũng có nhiều nhược điểm:
- Dễ cháy,
- Biến dạng khi thấm nước, bị mục
bị mối mọt nếu không bào quản tốt
Khung cửi dệt
Bánh răng gỗ trong nhà máy xây lúa mì
Chỉ nam xa để tìm hướng
1.3 Sắt thép dần dần thay thế gỗ:
Người Tây phương tiến bộ nhiều trong khai thác mỏ và nhận thấy hợp kim của sắt Fe
có cơ tính vượt trội so với gỗ và được chọn là vật liệu chính để chế tạo máy móc vì:
- Độ bền cơ học rất cao nhất là khi được bôi trơn chống oxid hóa
- Có nhiều trong thiên nhiên nên giá không cao lắm
- Chịu được nhiệt độ cao, không bị thấm nước, kín hơi, dễ tỏa nhiệt, dẫn điện tốt
- Tuy khó gia công, tạo hinh hơn gỗ nhưng dần dần với sự tiến bộ của kỹ thuật
có thể khắc phục được
-Nhỏ gọn hơn máy bằng gỗ có cùng chức năng:
Máy tiện gỗ bằng thép ở châu Âu
1.4 Hợp kim của sắt Fe và Carbon C
Fe sắt nguyên chất không có trong đời sống mà chỉ có trong phòng thí nghiệm do
thiên nhiên ít có nguyên tố nào ở dạng nguyên chất mà bị pha lẫn với các chất khác:
Hợp kim, 2 hợp kim chính của Fe và C là:
Thép (Steel) : hợp kim của sắt (iron) Fe và Carbon C khi C%<=2,14
tính dẻo (plastic)
- Dể cán (rolling), kéo (drawing), rèn (forging), đúc (casting)
Gang (Cast iron)
hợp kim của sắt (iron) Fe và Carbon C khi C% > 2,14,
- Có tính dòn (britle)
- Khó cán (rolling), kéo (drawing), rèn (forging)
- Rất dễ đúc (casting)
Cơ tính của thép và gang phụ thuộc vào tỷ lệ % C và một số nguyên tố khác.
-
Bloomery: lò luyện kim đầu tiên từ thời Trung Cổ
Bloomery:
1.5 Giản đồ sắt-carbon (Fe-C) cho thấy sự thay đổi các trạng thái (phase)
từ “sắt” (thép non carbon) đến gang theo nồng độ C và nhiệt độ
Nhờ thực hiện rất nhiều nhiệt độ và thành phần C% của ngành luyện kim
mà có thể thành lập thành đồ thị Fe-C. So sánh nhiệt độ nóng chảy:
Cấu trúc thép Carbon:
Khe hỡ trong mạng tinh
thể Fe cho phép nguyên
tử C chen vào
Sơ đồ cấu trúc mạng
Tinh thể kim loại
Tinh thể lập phương
chính tâm B.C.C
Có bao nhiêu nguyên
tử trong 1 tinh thể BCC?
Tính thể lập phương
diện tâm F.C.C.
Có bao nhiêu nguyên
tử trong 1 tinh thể FCC?
Tùy vùng nhiệt độ mà có 3 loại Fe-α, FE- γ và FE-δ theo đồ thị sau:
Sự hình thành hợp kim của thép
trong mạng tinh thể
Các thông số biểu diễn cơ tính của một kim loại:
Thiết bị đo kéo nén và mẫu
Module đàn hồi hay module Young
Định luật Hooke
Ứng suất pháp
Biến dạng
tương đối
Module trượt hay module cắt
Biểu đồ ứng suất và biến dạng - của
kim loại
Thép
Thomas Young
Robert Hooke
1773-1829
Khoa học gia Anh
1625-1703
Nhà khoa học Anh
Simone Dennis Poisson
1781-1840
Nhà khoa học Pháp
CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ ĐÚC KIM LOẠI
1.Đúc là phương pháp tạo hình cổ điển nhất
2. Có thể tạo ra chi tiết phức tạp nhất tùy vật liệu đúc
3. Phát triển từ khuôn cát cổ điển đến các phương pháp đúc hiện đại
4. Tùy loại vật liệu có tính đúc (dễ đúc) mà có thể đúc các vật mỏng và
tinh vi (carburetor, carter engine…)
1
CÔNG NGHỆ ĐÚC KIM LOẠI
5. Nghề đúc năng nhọc và nguy hiểm
6. Khó tự động hóa, mặc dù có rất nhiều cải tiến để sản phẩm ngày càng tinh vi
7. Thời gian sửa soạn mẫu, lõi, cát, khuôn và các phụ kiện rất lâu
8. Cát đúc Dioxid Silic SiO2: Silicate dạng đa tinh thể cát và thạch anh. Silicate
có điểm nóng chảy khoảng 2.000°C (3.632 °F) rẻ tiền chiu được nhiệt độ cao
2
3
I. ĐÚC KHUÔN CÁT
II. Mẫu gỗ dùng để đúc : khung đàn piano
4
Mẫu bánh răng gỗ, carter vỏ máy
5
Mẫu gỗ dung đúc khuôn cát: vỏ động cơ điện, pulley, bánh răng….
6
Ngày nay với tiến bộ công nghệ mẫu gỗ đần được thay thế bằng mẫu nhựa
với công nghệ in 3D
7
Flask Thành khuôn gỗ (không có nắp)
Cope: nữa khuôn trên
Thành khuôn trên và dưới bằng HK nhôm
bền nhẹ, không thắm nước, biến dạng
Drag: nữa khuôn dưới
8
Kết cấu khuôn trên khuôn dưới mẫu và lỏi
9
Các phụ kiện khuôn cát đúc (ống rót, thoát khí sẽ được cắt bỏ khỏi vật đúc
10
Nữa khuôn trên và nữa khuôn dưới (đã lấy mẫu ra và đã gắn lõi)
11
Giản đồ nhiệt độ kết tinh theo thời gian
12
Luyện kim: Gang (Cast iron)
Charcoal: than củi
Coal: than đá
Coke: than cốc luyện từ than đá để không còn bụi và khói, hiệu suất nhiệt13cao
Cupola furnace (Lò đứng)
Cupola or cupola furnace is a melting
device used in foundries for melting cast
iron, Ni-resist iron and some bronzes. The
size can range from 0.5 to 4.0 m The
shape is similar to a large smokestack
(chimney).The bottom of the cylinder is
fitted with doors which swing down and out
to 'drop bottom'.
14
15
Lò cao: Blast Furnace is a type of metallurgical furnace used for
smelting to produce industrial metals, generally pig iron, but also others such as
lead or copper. Blast refers to the combustion air being "forced" or supplied above
atmospheric pressure
16
In a blast furnace, fuel (coke), ores, and flux (limestone) are continuously
supplied through the top of the furnace, while a hot blast of air (sometimes
with oxygen enrichment) is blown into the lower section of the furnace
through a series of pipes called tuyeres, so that the chemical reactions take
place throughout the furnace as the material falls downward. The end
products are usually molten metal and slag phases tapped from the bottom,
and waste gases (flue gas) exiting from the top of the furnace. The
downward flow of the ore along with the flux in contact with an upflow of
hot, carbon monoxide-rich combustion gases is a countercurrent
exchange and chemical reaction process. In contrast, air furnaces (such
as reverberatory furnaces) are naturally aspirated, usually by
the convection of hot gases in a chimney flue. According to this broad
definition, bloomeries for iron, blowing houses for tin, and smelt
17
mills for lead would be classified as blast furnaces. However, the term has
Blast furnace placed in an installation Iron ore + limestone sinter Coke Elevator Feedstock inlet
Layer of coke Layer of sinter pellets of ore and limestone Hot blast (around 1200 °C) Removal
of slag Tapping of molten pig iron Slag pot Torpedo car for pig iron Dust cyclone for separation
of solid particles Cowper stoves for hot blast Smoke stack Feed air for Cowper stoves
(air pre-heaters). Powdered coal Coke oven Coke Blast furnace gas downcomer
18
Blast Furnace : Lò cao
19
20
21
Tuyeres of Blast Furnace: ống gió dưới dáy lò cao
22
Luyện kim: nung chảy kim loai trong lò: Bessemer
23
24
Henry Bessemer phát minh năm 1855. Lò có vỏ thép bên ngoài bên trong tráng
đất sét (clay) và gạch chịu nhiệt (dolomite). Dung lượng 8 tới 30 tons thép lỏng
25
Henry Bessemer phát minh năm 1855. Lò có vỏ thép bên ngoài bên trong tráng
đất sét (clay) và gạch chịu nhiệt (dolomite). Dung lượng 8 tới 30 tons thép lỏng
26
Rót kim loại lỏng vào khuôn
27
Sản phẩm đúc có thể rất tinh vi
28
29
30
31
32
Qui trình đúc khuôn cát
33
2 ĐÚC KHUÔN VỎ MỎNG
Dùng nhựa trộn cát để là khuôn vỏ mỏng: sản phẩm chính xác và khuôn nhẹ nhàng
hơn khuôn cát. Nữa mẫu kim loại được nung nóng 175-370 °C
34
2 ĐÚC KHUÔN VỎ MỎNG
Dùng nhựa trộn cát để là khuôn vỏ mỏng: sản phẩm chính xác và khuôn nhẹ nhàng
hơn khuôn cát. Nữa mẫu kim loại được nung nóng 175-370 °C
35
2 ĐÚC KHUÔN VỎ MỎNG
Lật úp hộp để cát và nhựa bám vào mẫu một lớp và chảy ra nhờ sức nóng của mẫu
36
2 ĐÚC KHUÔN VỎ MỎNG
Lật hộp trở lại vị trí cũ
37
2 ĐÚC KHUÔN VỎ MỎNG
Tháo vỏ khuôn ra khỏi mẫu
38
2 ĐÚC KHUÔN VỎ MỎNG
Ghép 2 nữa khuôn lại trong thành khuôn
39
2 ĐÚC KHUÔN VỎ MỎNG
Rót kim loại lỏng
40
ƯU NHƯỢC ĐIỂM
41
3 ĐÚC LY TÂM (KHUÔN VĨNH VIỄN_
42
43
44
45
46
47
48
49
50
6 ĐÚC MẪU CHÁY
51
52
53
54
55
56
57
58
59
Đúc mẫu chảy (investment casting - Loast wax casting)
60
61
1 ounce= 1 oz= 28.3495 g
Troy ounce= 31.103 g
Karat = độ tinh khiết của vàng (td vàng 24 Karat)
Carat= đơn vị đo trọng lượng đá quí 1 carat= 200 mg
1 lượng (tael) =37.5 g
1 catty =16 taels =1 cân Tàu =600 g
1 pound= 1lb= cân Anh= 453.6 g
62
Một cách phân loại khác
63
PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÚC
+ Expendable mold (khuôn phá hủy):
 Sand (khuôn cát)
 Shell (khuôn vỏ mỏng)
 Plaster (khuôn thạch cao)
 Ceramic (khuôn sứ)
 Lost Foam casting (khuôn mẫu cháy???)
 Investment Lost wax casting(khuôn mẫu chảy)
+ Permanent mold (khuôn vĩnh viễn (khuôn kim loại):
 Pressure (đúc áp lực)
 Die (đúc không áp lực)
 Centrifugal (đúc ly tâm)
 Squeeze (đúc ép)
64
CHƯƠNG 3 TẠO HÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG DẺO
Forming Materials by Plastic Deformation
Còn gọi là Tạo hình không cắt gọt (không ra phoi) được chia ra làm 2 nhánh:
A. Tạo hình thô: dùng chế tạo PHÔI LIỆU:
1- Rèn (Forging)
2-Dập (Stamping)
3-Vuốt, Gò (Spinning)
4- Lăn, Cán (Rolling)
5-Đùn (Extrusion)
6-Kéo (Drawing)
7- Gấp uốn, bè (Bending)
B. Tạo hình tinh: dùng chế tạo CHI TIẾT MÁY
1-Lăn ren (Rolling Thread)
2-Lăn Then hoa (Rolling Splines)
1
2
ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BẰNG BIẾN DẠNG
DẺO:
A. ƯU ĐIỂM:
- Năng suất cao nhất mà các phương pháp khác không thể đạt -được,
- Chất lượng sản phẩm tốt hơn: do được rèn dập và khoảng cách các nguyên tử trong
mạng tinh thể gần sít nhau hơn
- Có thể kết hợp cơ nhiệt luyện đồng thời để giảm bớt năng lượng cần thiết
B NHƯỢC ĐIỂM:
-Cần một trình độ công nghệ cao
-Đòi hỏi thiết bị có công suất rất lớn so phương pháp cắt gọt
(Có mâu thuẫn với đồ thị Ứng suất-Biến dạng ở slide 2 không?)
- Chỉ phù hợp cho sản suất lớn (Big batch productions)
3
A. Tạo hình thô: BẰNG BIẾN DẠNG DẺO
1. RÈN (FORGING, BLACKSMISTHING)
1.1 Rèn tự do trên đe
4
Hepatizon (từ tiếng Hy Lạp: ἧπαρ, nghĩa là gan), đồng đen Corinth
5
Các dụng cụ trong nghề rèn
6
Các dụng cụ trong nghề rèn
Farriers anvils may look like any other
anvil to the neophyte (novice) but they
are a highly specialized type of anvil.
Modern farriers anvils put a high
proportion of the mass in the horn and
Blacksmiths or general shop anvils. often have just enough in the heel to
These range in weight from about balance the anvil. Modern farrier's anvils
75 pounds to 500 pounds.
also have special features such as "clip
horns" for forming toe clips and turning
7
cams for ease of adjusting a shoe.
Small stake anvils are available from
Peddinghaus and several manufacturers
make the types designed for sheet metal
and artistic iron work.
Modern sheet metal stakes are designed
to be supported in a stake plate or
bench socket
8
Bench Anvil
Kềm rèn
Leg Anvil ( étau ren)
9
Các loại Kềm, búa rèn
Sledgehammer Búa tạ
Cross Pein Hammer
Ball Pein Hammer10
Cold cutting and hot cutting Hardies
11
Forge cutting
Forge Forming
12
1.2 Hàn rèn (Welding Forge)
The History This welding technique is the first type of the welding
process that ever has been discovered by human beings. It was
founded around 1800 BC in the Anatolia. In today’s world, Turkey is
considered as the major component of the Anatolia.
•For Wrought Iron: In the case of the
wrought iron, the heating temperature must
be just below 1290 ºC
•For High Carbon and Alloy Steel: For this,
the temperature must be in the range of
1100 ºC to 1140 ºC
•For the Soft Carbon Steel: The temperature
must be in between 1250 ºC to 1300 ºC.
13
Wrought steel= thép hình trang trí
14
15
1.3 Rèn khuôn (DIE FORGING)
16
17
Rèn khuôn trục khủy (Crankshaft)
18
Đúc phôi trục khuỷu
19
Rèn khuôn –Chờ nguội-- Tiện -- Mài
20
21
2- CÔNG NGHỆ DẬP (STAMPING)
22
23
Sản phẩm dập:
24
25
5- CÔNG NGHỆ ĐÙN ÉP (EXTRUSION) An Extrusion or compression process in
which the material is forced to flow through an opening to produce a shape with a
specific cross-section
Extrusion and drawing (Công nghệ kéo) have numerous applications in the
manufacture of continuous as well as discrete products from a wide variety of
26
metals and alloys.
Khuôn đùn kim loại
27
28
29
-Commonly extruded materials
are aluminum, copper, steel,
magnesium, and lead; other
metals
-Depending on the ductility of
the material, extrusion is
carried out at room or elevated
temperatures. Extrusion at
room temperature often is
combined with forging
operations, in which case it
generally is known as cold
extrusion
30
31
32
33
6- CÔNG NGHỆ KÉO (DRAWING)
34
35
36
37
38
Forming Operations and Terms
Forming requires either stretching or shrinking the metal, or sometimes
doing both. Other processes used to form metal include bumping,
crimping, and folding.
Stretching
Stretching metal is achieved by hammering or rolling metal under
pressure. For example, hammering a flat piece of metal causes the
material in the hammered area to become thinner in that area. Since
the amount of metal has not been decreased, the metal has been
stretched. The stretching process thins, elongates, and curves sheet
metal. It is critical to ensure the metal is not stretched too much,
making it too thin, because sheet metal does not rebound easily.
39
7 Gấp, bẻ uốn kim loại
40
41
42
Springback in Bending Sự đàn dẻo khi uốn
3
 RiY 
 RiY 
Ri
= 4
 − 3
 +1
 ET 
 ET 
Rf

The part tends to recover
elastically after bending,
and its bend radius
becomes larger. Under
certain conditions, it is
possible for the final bend
angle to be smaller than
the original angle (negative
springback).
43
Methods of Bending Tubes uốn ống
Internal mandrels or filling of tubes with sand to prevent collapse of the tubes
during bending. Tubes also can be bent by a technique consisting if a stiff, helical
tension spring slipped over the tube. The clearance between the OD and the ID of
44
the spring is small, thus the tube cannot kick and the bend is uniform.
Tubular Parts Làm phình ống
(a) The bulging of a
tubular part with a
flexible plug. Water
pitchers can be made
by this method.
(b) Production of
fittings for plumbing
by expanding tubular
blanks under internal
pressure. The
bottom of the piece
is then punched out
to produce a “T.”
45
Manufacturing of Bellows Gấp nếp
46
Stretch-Forming Process Kéo dãn
Schematic
illustration of
a stretchforming
process.
Aluminum
skins for
aircraft can
be made by
this method
47
48
Can Manufacture
The metal-forming
processes
involved in
manufacturing a
two-piece
aluminum
beverage can.
49
Deep-Drawing
(a) Schematic of the
deep-drawing process
on a circular sheetmetal blank. The
stripper ring facilitates
the removal of the
formed cup from the
punch. (b) Process
variables in deep
drawing. Except for
the punch force, F, all
the parameters
indicated on the figure
are independent
50
Aluminum Beverage Cans
(a)
Aluminum beverage cans. Note the excellent surface finish. (b) Detail of
the can lid showing integral rivet and scored edges for the pop-top
51
Bending and Embossing of Sheet Metal
Bending and embossing of sheet metal with a metal punch and with a flexible pad
serving as the female die.
52
Hydroform Process Tạo hình bằng thủy lực
The hydroform (or
fluid-forming) process.
Note that in contrast to
the ordinary deepdrawing process, the
pressure in the dome
forces the cup walls
against the punch. The
cup travels with the
punch; in this way, deep
drawability is improved.
53
Tube-Hydroforming
Example of tubehydroformed parts.
Automotive
exhaust and
structural
components,
bicycle frames, and
hydraulic and
pneumatic fittings
are produced
through tube
hydroforming.
54
Conventional Spinning Miết, gò
(a)
Schematic illustration of the conventional spinning process. (b) Types of parts
55
conventionally spun. All parts are axisymmetric.
Shear-Spinning and Tube-Spinning
a) Schematic illustration of the shear-spinning process for making conical
parts. The mandrel can be shaped so that curvilinear parts can be spun.
b) (b) and (c) Schematic illustrations of the tube-spinning process
56
Shrinking (Gò)
Shrinking metal is much more difficult than stretching
it. During the shrinking process, metal is forced or
compressed into a smaller area. This process is used
when the length of a piece of metal, especially on the
inside of a bend, is to be reduced. Sheet metal can be
shrunk in by hammering on a V-block or by crimping
and then using a shrinking block.
To curve the formed angle by the V-block method,
place the angle on the V-block and gently hammer
downward against the upper edge directly over the
”V.” While hammering, move the angle back and forth
across the V-block to compress the material along
the upper edge. Compression of the material along
the upper edge of the vertical flange will cause the
formed angle to take on a curved shape. The material
in the horizontal flange will merely bend down at the
center, and the length of that flange will remain 57
the
A metalsmith or simply smith is a craftsperson fashioning useful items (for
example, tools, kitchenware, tableware, jewellery, Armor and weapons) out
of various metals. Smithing is one of the oldest metalworking occupations.
Shaping metal with a hammer (forging) is the archetypical component of
smithing. Often the hammering is done while the metal is hot, having
been heated in a forge. Smithing can also involve the other aspects of
metalworking, such as refining metals from their ores (traditionally done
by smelting), casting it into shapes (founding), and filing to shape and size.
The prevalence of metalworking in the culture of recent centuries has
led Smith and its equivalents in various languages to be a
common occupational surname (German Schmidt or Schmied,
Portuguese Ferreiro, Ferreira, French Lefèvre, Spanish Herrero,
Italian Fabbri, Ferrari, Ferrero, Ukrainian Koval etc.). As a suffix, smith connotes a meaning of a specialized craftsperson—for
example, wordsmith and tunesmith are nouns synonymous with writer or
58
songwriter, respectively.
•A blacksmith works with iron and steel (this is what is usually meant when referring just to
"smith")[3]
•A bladesmith forges knives, swords, and other blades[4]
•A brownsmith works with brass and copper[5][citation needed]
•A coinsmith works strictly with coins and currency
•A coppersmith works with copper[6]
•A goldsmith works with gold[7]
•A gunsmith builds and repairs firearms[8]
•A locksmith works with locks[9]
•A silversmith, or brightsmith, works with silver[10]
•A swordsmith is a bladesmith who forges only swords.
•An arrowsmith is a blacksmith who specialises in forging arrowheads.
•A tinsmith, tinner, or tinker works with light metal (such as tinware) and can refer to
someone who deals in tinware[11]
•A weapon-smith forges weapons like axes, spears, flails, and other weapons[12]
•A whitesmith works with white metal (tin and pewter) and can refer to someone who
polishes or finishes the metal rather than forging it
59
Roll-Forming Process Công nghệ cán tạo hình
60
61
What is Cold Rolled Stainless Steel?
Cold rolled steel, sometimes abbreviated to CRS, is well-known for being an
extremely ductile material, and is ideal for applications where precision is
necessary. It is used in many applications, like household appliances, furniture,
lockers, and filing cabinets. In construction applications, CRS is commonly
used
62
CHƯƠNG 4 TẠO HÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẮT GỌT
FORMING BY MACHINING METHODE
NGUYÊN LÝ CẮT
Vận tốc cắt trong hệ Anh
Mỹ là SFM Surface Feet per
Minute
1 SFM = 0.00508 m/s
Vật tốc cắt tối ưu tùy theo vật liệu dao và phôi
→ Vật liệu càng mềm tốc độ cắt càng cao: Gỗ có tốc độ cắt trung bình 60 m/s
khi cắt bằng lưỡi cưa thép
1. Cutting speed
(also called surface
speed
or simply speed
2. Surface feet per
minute
(SFPM or SFM)
1 SFM = 0.00508 m/s
Vật liệu càng mềm tốc
độ cắt càng nhanh tuy
nhiên các loại Sáp,
nhựa dẻo lại phải có
vận tốc cắt chậm
PHÂN LOẠI CÁC LOẠI MÁY CẮT THEO CHUYỂN ĐỘNG
1. NGÀNH NGUỘI (BENCH WORKS) Cắt bằng tay tốc độ chậm, máy khoan (Drilling
machine) là máy dụng -công cụ (Machine tool) duy nhất thuộc ngành này
Khoan bằng cung
Auger & Brace
Twist drill bit
Ghép bằng ren vis
There are 2 types of threading:
internal and external.
* Internal threading is done by
using a tool called a TAP
(Taraud) in a hole drilled to a
specific diameter for the thread
size. *External threads, such as
for screws and studs, are made
by using a tool called a DIE
(Filiere=bàn ren), which is
applied to a specific diameter
of rod for the size and pitch of
the threads you want to cut.
Làm sao đo bước ren trong lỗ?
Máy dũa( Étau-limeur)
hay máy bào cần (Shaping machine)
khi cần dũa một lượng dầy (max:40 mm
Máy bào giường- planer machine
Bàn mable
Kết cấu lưỡi khoan
không có rãnh xoắn
(Spade bits ) do Dir
Joseph Whitworth
(Anh) phát minh năm
1860.
Sau đó Steven A. Morse
(Mỹ) cải tiến thành
rãnh xoắn ”Twist Drill
Bit” như ngày nay với
góc nhọn ở đỉnh là 1180
Lưỡi khoan đuôi trụ chỉ
lớn nhất là 16 mm
(5/8”) lớn hơn phải có
duôi côn Morse
Do cần phải khoan mồi từ lỗ nhỏ lớn
dần nên 1973, Unibits
Forstner bit
Auger bit for wood
Gimlet bit tip
(dùi gỗ)
Masonry with
carbide cutters
bit tip
Gun Drill Khoan nòng súng
Khoan lỗ lớn với vật mỏng Trepanning
NGÀNH TIỆN
The lathe is an
ancient tool. The
earliest evidence of a
lathe dates back
to Ancient
Egypt around 1300
BC. There is also
tenuous evidence for
its existence at a
Mycenaean Greek
site, dating back as
far as the 13th or 14th
century BC.
Lathe turned pillars at Chennakeshava temple in Belur
7,000 mm turning diameter, 25,000 mm workpiece length and more than
350 T workpiece weight: The largest lathe in the world, located at our
customer’s plant in America, has efficiently machined turbine rotors for
power plants for many years.
A modern woodworking lathe (top)
An ancient metal lathe (left)
Machine tool
Máy + Dụng cụ
A machine tool is
a machine
driven by power
that cuts, shapes,
or finishes metal
or other
materials.
A MILLING MACHINE
ACCESSORIES
TOOL CUTTERS
Dụng cụ cắt bằng thép gió HSS
Dụng cụ cắt bằng Hợp Kim Cứng
Cemented carbide
Dụng cụ cắt bằng đá mài Abrasive disc
THÀNH PHẦN CẤU TẠO ĐÁ MÀI
Diamond-coated 2 mm bits, used for drilling
materials such as glass
Kết cấu của dao cắt kim loại
Mỗi lưỡi dao phay đều có kết cấu của 1 dao tiện
COOLING AND LUBRICATING FOR CUTTER
(NO USE FOR CAST IRON AND BRITTLE MATERIAL WORKPIECES…?)
Chất bôi trơn:
-Nhớt SAE 30, 40 (phay răng)
-Dung dịch dầu hòa tan Emulsion 2% màu sữa nên gọi là nhũ tương
MÁY KHOAN DRILLING MACHINE= KHOAN LỖ, TARAUS, DOA TỰ LỰA..
Máy khoan từ: A magnetic core
drilling machine making hole with
annular cutter (core drill)
Máy khoan nòng sung và lưỡi khoan có lỗ bôi
trơn: A 12 mm × 640 mm
gun drill and carbide tip of 25 mm drill.
MÁY TIỆN-LATHE-TURNING MACHINE
TOC DE TOURNAGE: DOG PLATE
LATHE ACCESSORIES
STEADY REST
(LUNETTE)
TOC DE TOURNAGE
DEAD & ALIVE CENTER
MORSE SHANK DRILL CHUCK
Vertical (Upright) Lathe
is suitable for machining
parts in all industries. On
the machine cylindrical
turning and
boring,tapering and
surfcing as well as
grooving can be carried
out rough and finishing.
Computer Numerical Control
(CNC) lathe (turning machine
CNC TURNING MACHINE
MÁY PHAY (FRAISEUR) MILLING MACHINE
MÁY PHAY ĐỨNG
MÁY PHAY NGANG
ĐẦU PHAY ĐỨNG CHUYỂN ĐỔI
ĐẦU PHÂN ĐỘ & DĨA PHÂN ĐỘ
& MŨI TÂM MÁY PHAY
Milling Tool Holders
CNC MILLING MACHINE
GEAR HOBBING
SPECIALIST MILLING MACHINE
MÁY PHAY GIƯỜNG 2 TRỤ 2 ĐẦU DAO
MÁY XỌC RÃNH THEN và
lỗ xọc
MÁY XỌC RĂNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP BAO HÌNH
Generating gears shaping machine
Phay thuận & Phay Nghịch
Face cutting cắt dao mặt đầu → độ nhám bề mặt phôi kém, vì sao?
Gear Generating with Various Cutters
(a) Producing gear teeth on a
blank by form cutting.
(b) Schematic illustration of
gear generating with a pinionshaped gear cutter.
(c) and (d) Gear generating on
a gear shaper using a pinionshaped cutter. Note that the
cutter reciprocates vertically.
(e) Gear generating with rackshaped cutter
Máy mài cầm tay
Máy mài dụng cụ 2 đá
Máy mài tròn trong: Đường kính đá 20mm, vận tốc cắt 30 m/s
thì số vòng quay trục chính là bao nhiêu?
Máy mài tròn ngoài
Máy mài phẳng & Bàn từ
CHƯƠNG 5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH TỐI TÂN
1. Cắt bằng tia nước water jet cutter, water jet or waterjet
CHƯƠNG 5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH TỐI HẬU
1. Cắt bằng tia nước
water jet cutter, water jet or waterjet, is an
industrial tool capable of cutting a wide variety of
materials usig an extremely high-pressure jet
of water, or a mixture of water and
an abrasive substance that is called abrasive
jet to cut hard materials such as metal, stone or
glass, while the terms pure waterjet and wateronly cutting refer to waterjet cutting without the
use of added abrasives, often used for softer
materials such as wood or rubber.
A diagram of a water jet cutter. 1: high-pressure water inlet.
2: jewel (ruby or diamond). 3: abrasive (garnet). 4: mixing
tube. 5: guard. 6: cutting water jet. 7: cut material
Waterjet cutting is often used during
fabrication of machine parts. It is the
preferred method when the materials
being cut are sensitive to the high
temperatures generated by other
methods: plastic and aluminum.
Waterjet cutting is used in various
industries,including mining and aerospa
ce, for cutting, shaping, and reaming.
While using high-pressure water for
erosion dates back as far as the mid1800s with hydraulic mining, it was
not until the 1930s that narrow jets of
water started to appear as an
industrial cutting device. In 1933, the
Paper Patents Company in
Wisconsin developed a paper
metering, cutting, and reeling
machine that used a diagonally
moving waterjet nozzle to cut a
horizontally moving sheet of
continuous paper. These early
applications were at a low pressure
and restricted to soft materials like
paper.
A water jet cutting a metal tool
Waterjet cutting machine 5-axis
Large water jet abrasive cutting machine
A 5-axis waterjet cutting head
2. Tạo hình bằng tia LASER
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
The speed of light: 300000 km/s, the speed of sound is 331 m/s
Laser cutting is a technology that uses a laser to vaporize
materials, resulting in a cut edge. While typically used for industrial
manufacturing applications, it is now used by schools, small
businesses, architecture, and hobbyists. Laser cutting works by
directing the output of a high-power laser most commonly through
optics. The laser optics and CNC (computer numerical control) are
used to direct the material or the laser beam generated. A
commercial laser for cutting materials uses a motion control system
to follow a CNC or G-code of the pattern to be cut onto the material.
The focused laser beam is directed at the material, which then
either melts, burns, vaporizes away, or is blown away by a jet of
gas,[1] leaving an edge with a high-quality surface finish.[2]
2. Cắt bằng tia LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
Laser-Beam Machining (LBM)
gia công bằng tia lazer
LASER is a device that emits light through
a process of optical amplification based on
the stimulated emission of electromagnetic
radiation. The word "laser" is
an acronym for "light amplification by
stimulated emission of radiation”The first
laser was built in 1960 by Theodore H.
Maiman at Hughes Research Laboratories,
based on theoretical work by Charles Hard
Townes and Arthur Leonard Schawlow
Gas lasers
Chemical lasers
Dye lasers
Metal-vapor lasers
Solid-state lasers
Semiconductor lasers
Other types of lasers
2. Cắt bằng tia LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
In 1965, the first production laser cutting machine was used to drill holes
in diamond dies. This machine was made by the Western Electric
Engineering Research Center.[3] In 1967, the British pioneered laserassisted oxygen jet cutting for metals.[4] In the early 1970s, this technology
was put into production to cut titanium for aerospace applications. At the
same time CO2 lasers were adapted to cut non-metals, such as textiles,
because, at the time, CO2 lasers were not powerful enough to overcome
the thermal conductivity of metals.[
High-Power Fiber Laser Cutting Machine
Fiber Laser Cutting Machine
High-energy laser weapon
3. Máy Cắt Plasma
Plasma is one of the four fundamental states of matter: solid, liquid, gas and Plasma
It consists of a gas of ions –atoms or molecules which have at least one
orbital electron stripped (or an extra electron attached) and, thus, an
electric charge. It is the most abundant form of ordinary matter in
the universe, being mostly associated with stars, including the Sun.It
extends to the rarefied intracluster medium and possibly to intergalactic
regions.
Plasma was first systematically studied by Irving Langmuir in the 1920s. It
can be artificially generated by heating a neutral gas or subjecting it to a
strong electromagnetic field. The presence of charged particles makes
plasma electrically conductive, with the dynamics of individual particles and
macroscopic plasma motion governed by collective electromagnetic fields
and very sensitive to externally applied fields.[9] The response of plasma to
electromagnetic fields is used in many modern technological devices, such
Top: Lightning and neon
lights are commonplace
generators of plasma.
Bottom left: A plasma
globe, illustrating some
of the more complex
plasma phenomena,
including filamentation.
Bottom right: A plasma
trail from the Space
Shuttle Atlantis during reentry into Earth's
atmosphere, as seen
from the International
Space Station.
Earth's plasma fountain, showing oxygen,
helium, and hydrogen ions that gush into space
from regions near the Earth's poles. The faint
yellow area shown above the north pole
represents gas lost from Earth into space; the
green area is the aurora borealis, where plasma
energy pours back into the atmosphere
Các máy cắt bằng tia Plasma
Máy cắt bằng tia Plasma
4. Máy Ăn Mòn bằng Điện Cực Electrode Discharge Machining (EDM)
• EDM is a method for producing holes and slots, or other shapes. It is also called
spark erosion.
• EDM, is especially well-suited for cutting intricate contours or delicate cavities
that would be difficult to produce with a grinder, an end mill or other cutting
tools.
• EDM removes metal by producing a rapid series of repetitive electrical
discharges.
• Direct Competitor of ECM – much more
common than ECM
• The tool acts as a cathode (typically graphite)
is immersed in a Dielectric fluid with
conductive workpiece
• DC voltage (~300V) is applied. As voltage
builds up over gap between workpiece and
tool, eventually you get dielectric breakdown
(sparking at around 12,000 deg F)
• The sparking erodes the workpiece in the
shape of the tool
• The tool is progressively lowered by CNC as
the workpiece erodes
• Cycle is repeated at 200,000-500,000 Hz •
Dielectric: o Cools tool and workpiece o Flushes
Wire EDM Máy cắt Dây
• In wire EDM a very thin wire serves
as the electrode. Special brass wires
are typically used; the wire is slowly
fed through the material and the
electrical discharges actually cut the
workpiece.
• Wire EDM is usually performed in
a bath of water. The wire itself does
not actually touch the metal to be
cut; the electrical discharges actually
remove small amounts of material
and allows the wire to be moved
through the workpiece.
• 1 Wire. • 2 Electrical discharge erosion (Electric
arc). • 3 Electrical potential. • 4 Workpiece
The Wire EDM Process:
• Deionized water surrounds the wire electrodes as
the power supply generates voltages and amps to
produce the spark
• The generated spark precisely melts and vaporizes
the material
• During the off cycle, the pressurized dielectric
fluid immediately cools the material and flushes out
the eroded particles
• New wire is constantly fed
Gia công điện ăn mòn (EDM) còn được gọi là gia công phóng điện hoặc gia công
tia lửa điện ăn mòn dựa trên sự ăn mòn của kim loại bằng cách phóng tia lửa điện
The Wire EDM Process cắt dây EDM
Metal removal rate :
MRR = 4 10 4 ITw−1.23
where
I = current in amperes
Tw = melting temperature of workpiece, C
Dây cắt thường được làm bằng đồng thau, đồng (10840), vonfram (60000)
Molybdenum (26230) ; kẽm hay đồng thau mạ và dây có lớp mạ (multicoated)
được sử dụng. Đường kính dây thường khoảng 0,30 mm cho gia công cắt thô và
0,20 mm cho gia công cắt tinh.
Sản phẩm của Wire EDM
Wire EDM Precision & Depth
• To better understand the wire EDM process, visualize the wire EDM machine as
a super precision band saw with accuracies capable up to
 0.001’’ ( 0.0025mm), and under certain circumstances even closer.
• Machine is capable of cutting up to 15.75 in(400 mm) with independent angles
up to 30-degrees
MATERIALS
• Materials must be electrically conductive. So, it does not work on materials
such as glass or ceramic, or most plastics.
• EDM is primarily used for hard metals or those that would be impossible to
machine with traditional techniques. Metals that can be machined with EDM
include hastelloy, hardened tool-steel, titanium, carbide, inconel and Kova
ADVANTAGES EDM
• Complex shapes that would otherwise be difficult to produce with conventional
cutting tools. • Extremely hard material to very close tolerances. • Very small work
pieces where conventional cutting tools may damage the part from excess cutting
tool pressure. • There is no direct contact between tool and work piece. Therefore,
delicate sections and weak materials can be machined without perceivable
distortion. • A good surface finish can be obtained; a very good surface may be
obtained by redundant finishing paths. • Very fine holes can be attained. • Tapered
holes may be produced. • Pipe or container internal contours and internal corners
DISADVANTAGES OF EDM
• Difficulty finding expert machinists.
• The slow rate of material removal.
• Potential fire hazard associated with use of combustible oil based dielectrics.
• The additional time and cost used for creating electrodes for ram/sinker EDM.
• Reproducing sharp corners on the workpiece is difficult due to electrode wear.
• Specific power consumption is very high.
• Power consumption is high.
• "Overcut" is formed.
• Excessive tool wear occurs during machining.
• Electrically non-conductive materials can be machined only with specific set-up
of the process.
5.Unremovable Fastener
Mechanical Assembly:
Welding & Soldering: Hàn
Welding seam
STANDARD ELECTRICAL ARC WELDING:, TIG, MIG, MAG, FCAW MACHINE
In 1890, C.L. Coffin of Detroit was
awarded the first U.S. patent for an arc
welding process using a metal
electrode
MODERN ELECTRICAL ARC WELDING : TIG, MIG, MAG, FCAW
MACHINE
1. GTAW :Gas Tungsten (Vonfram) Arc Welding
-TIG :Tungsten Inert Gas welding: (non melted
electrode)
2. GMAW Gas metal arc welding
-MIG: Metal Inert Gas
-MAG: Metal Active Gas
3. FCAW - FCA Flux-Cored Arc Welding
-SMAW: Shield Metal Arc Welding
4. EGW Electro Gas Welding
5. SAW (Submerged Arc Welding)
6. PAW (Plasma Arc Welding)
TIG:
FCAW - FCA
EGW 12mm to 75mm
SAW
6. Công nghệ tạo mẫu nhanh Rapid Pototyping Technology
( Công nghệ bồi đấp (Additive Manufacturing hay 3D printer)
Three Dimensional Printing : Công nghệ bồi đắp vật liệu:
Đây là một chuỗi kết hợp các công đoạn khác nhau để tạo ra một vật
thể ba chiều. Trong In 3D, các lớp vật liệu được đắp chồng lên nhau và
được định dạng dưới sự kiểm soát của máy tính để tạo ra vật thể.
Các đối tượng này có thể có hình dạng bất kỳ, và được tạo ra từ một
mô hình 3D hoặc các nguồn dữ liệu điện tử khác.
Máy In 3D là một loại robot công nghiệp bao gồm nhiều công nghệ khác
nhau, như in Thạch bản lập thể (STL) hay mô hình hoá lắng đọng nóng
chảy (FDM). Không giống một quy trình gia công loại bỏ vật liệu thông
thường, In 3D sản xuất đắp dần một đối tượng ba chiều từ mô hình
thiết kế có sự hỗ trợ của phần mềm máy tính như AutoCAD, 3Dmax
hoặc AMF, ProEngineer……., thường bằng cách thêm vật liệu theo từng
lớp.
Công nghệ tạo mẫu nhanh Rapid Pototyping Technology
Lịch sử Trong thập niên 1970, Joseph Henry
Condon và những người khác tại Phòng thí
nghiệm Bell đã phát triển Hệ thống Thiết kế
Mạch Unix (UCDS), tự động hóa các khó khăn
của việc chuyển đổi bản vẽ sang chế tạo bảng
mạch cho mục đích nghiên cứu và phát triển.
Thập niên1980,. Nhiều dự án số trong lĩnh vực
CAM CNC truyền thống đã phát triển. Sau đó,
khi hệ thống Tạo mẫu nhanh chuyển ra khỏi
phòng thí nghiệm và được thương mại hóa,
bằng tạo mẫu nhanh quốc tế
Rapid prototyping (Công nghệ tạo mẫu nhanh) is a group of techniques
used to quickly fabricate a scale model of a physical part or assembly
using three-dimensional computer aided design (CAD) data. Construction of
the part or assembly is usually done using 3D printing or "additive layer
manufacturing" technology (Công nghệ bồi đáp)
Application areas
Rapid prototyping is also commonly applied in software engineering to try
out new business models and application architectures such as
Aerospace, Automotive, Financial Services, Product development, and
Healthcare. Aerospace design and industrial teams rely on prototyping in
order to create new AM methodologies in the industry. Using SLA they
can quickly make multiple versions of their projects in a few days and
begin testing quicker. Rapid Prototyping allows designers/developers to
provide an accurate idea of how the finished product will turn out before
putting too much time and money into the prototype. 3D printing being
used for Rapid Prototyping allows for Industrial 3D printing to take place.
With this, you could have large-scale moulds to spare parts being pumped
out quickly within a short period of time
6.1 Fused Deposition Modeling FDM), or
Fused Filament Fabrication (FFF) a 3D
printing process that uses a continuous
filament of thermoplastic material.
Filament is fed from a large spool through
a moving, heated printer extruder head, and
is deposited on the growing work. The print
head is moved under computer control to
define the printed shape. Usually the head
moves in two dimensions to deposit one
horizontal plane, or layer, at a time; the work
or the print head is then moved vertically by
a small amount to begin a new layer.
Fused Deposition Modeling
was developed by S. Scott
Crump (United States), cofounder of Stratasys, in
1988 people could use this
type of printing without paying
Stratasys for the right to do so,
opening up commercial, and
open-source 3D printer
applications. This has led to a
two-orders-of-magnitude price
drop since this technology's
creation Stratasys still owns
the trademark on the term
"FDM"
6.2 Stereolithography Apparatus (SLA, SL): In Thạch Bản lập thể
optical fabrication, photo-solidification, or resin printing is a form
of 3D printing technology used for creating models, prototypes, patterns,
and production parts in a layer by layer fashion
using photochemical processes by which light causes
chemical monomers and oligomers to cross-link together to form polymers
Schematic representation of Stereolithography: a lightemitting device a) (a laser or DLP) selectively illuminates
the transparent bottom c) of a tank b) filled with a liquid
photo-polymerizing resin. The solidified resin d) is
progressively dragged up by a lifting platform e)
Stereolithography or "SLA" printing is an early and widely used 3D printing
technology. In the early 1980s, Japanese researcher Hideo Kodama first
invented the modern layered approach to stereolithography by using
ultraviolet light to cure photosensitive polymers.
Stereolithography is an additive manufacturing process
that, in its most common form, works by focusing an
ultraviolet (UV) laser on to a vat
of photopolymer resin. With the help of computer aided
manufacturing or computer-aided design (CAM/CAD)
software, the UV laser is used to draw a preprogrammed design or shape on to the surface of the
photopolymer vat. Photopolymers are sensitive to
ultraviolet light, so the resin is photochemically solidified
and forms a single layer of the desired 3D object.[Then,
the build platform lowers one layer and a blade recoats
the top of the tank with resin.[4] This process is repeated
for each layer of the design until the 3D object is
complete. Completed parts must be washed with
a solvent to clean wet resin from their surfaces.[1
6.3 Thiêu kết Laser chọn lọc Selective laser sintering (SLS) là một quy
trình sản xuất bồi đắp thuộc nhóm Powder Bed Fusion. Trong SLS, tia laser
quét các hạt của bột polymer, kết hợp chúng lại với nhau và tạo thành từng
lớp liên tiếp. Các vật liệu được sử dụng trong SLS là các polyme nhiệt dẻo
có dạng hạt.In 3D SLS được sử dụng cho cả tạo mẫu của các sản phẩm
polymer trong sản xuất nhỏ có độ chính xác cao và tạo ra các bộ phận có
tính chất cơ học tốt.
*Selective Laser Sintering (SLS) was developed and patented by Dr. Carl
Deckard and academic adviser, Dr. Joe Beaman at the University of Texas
at Austin in the mid-1980s, under sponsorship of DARPA
SLS requires the use of high-powered lasers it is often too expensive, not
to mention possibly too dangerous, to use in the home. The expense and
potential danger of SLS printing means that the home market for SLS
printing is not as large as the market for other additive manufacturing
technologies, such as Fused Deposition Modeling (FDM).
SLS technology is in wide use at many industries around
the world due to its ability to easily make complex
geometries with little to no added manufacturing effort. Its
most common application is in prototype parts early in
the design cycle such as for investment casting patterns,
automotive hardware, and wind tunnel models. SLS is also
increasingly being used in limited-run manufacturing to
produce end-use parts for aerospace, military, medical,
pharmaceutical, and electronics hardware. On a shop
floor, SLS can be used for rapid manufacturing of
tooling fixtures. Because the process requires the use of a
laser and other expensive, bulky equipment, it is not suited
for personal or residential use; however, it has found
applications in art
6.4 Binder jet 3D printing, known
variously as "Powder bed and
inkjet" and "drop-on-powder"
printing, is a rapid
prototyping and additive
manufacturing technology for
making objects described by digital
data such as a CAD file. Binder
jetting is one of the seven
categories of additive
manufacturing processes
according to ASTM and ISO.
This technology was first
developed at the Massachusetts
Institute of Technology and
patented in 1993
Massachusetts Institute of Technology (MIT) is
a private land-grant research university in Cambridge,
Massachusetts. Established in 1861, MIT has since playe
a key role in the development of modern technology and
science and has been ranked among the top academic
institutions in the world. Founded in response to the
increasing industrialization of the United States, MIT
adopted a European polytechnic
university model and stressed laboratory instruction in
applied science and engineering. The institute has
an urban campus that extends more than 1.6 km
alongside the Charles River, and encompasses a numbe
of major off-campus facilities such as the MIT Lincoln
Laboratory, the Bates Center, and the Haystack
Observatory, as well as affiliated laboratories such as
the Broad and Whitehead Institutes.
6.5 Selective Laser Melting (SLM)
is one of many proprietary
names for a metal additive
manufacturing technology that uses
a bed of powder with a source of
heat to create metal parts. Also
known as direct metal laser
melting (DMLM), the ASTM
standard term is Powder Bed
Fusion (PBF). PBF is a rapid
prototyping, 3D printing, or additive
manufacturing (AM) technique
designed to use a high powerdensity laser to melt and fuse
metallic powders together
Selective Laser Melting SLM is one of many proprietary powder bed fusion
technologies, started in 1995 at the Fraunhofer Institute ILT in Aachen,
Germany, with a German research project, resulting in the so-called basic ILT
SLM patent DE 19649865. Already during its pioneering phase Dr. Dieter
Schwarze and Dr. Matthias Fockele from F&S Stereolithographietechnik
6.7 Laminated Object
Manufacturing
(LOM) is a rapid prototyping system
developed by Helisys Inc. (Cubic
Technologies In it, layers of
adhesive-coated paper, plastic,
or metal laminates are successively
glued together and cut to shape with
a knife or laser cutter. Objects
printed with this technique may be
additionally modified by machining or
drilling after printing. Typical layer
resolution for this process is defined
by the material feedstock and usually
ranges in thickness from one to a
few sheets of copy paper.
The process is performed as follows:
1.Sheet is adhered to a substrate
with a heated roller.
2.Laser traces desired dimensions of
prototype.
3.Laser cross hatches non-part area
to facilitate waste removal.
4.Platform with completed layer
moves down out of the way.
5.Fresh sheet of material is rolled
into position.
6.Platform downs into new position to
receive next layer.
7.The process is repeated until full
model or prototype prepared.
Advantages:
1.Low cost due to readily available
raw material.
2.Paper models have wood like
characteristics, and may be worked
and finished accordingly.
3.Dimensional accuracy is slightly
less than that
of stereolithography and selective
laser sintering but no milling step is
necessary.
4.Relatively large parts may be
made, because no chemical reaction
is necessary