Cơ Khí đại cương(Chương 4)-Đh Bách Khoa

DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 CƠ KHÍ ĐẠI CƢƠNG Next >>End Show > CHƢƠNG IV PHƢƠNG PHÁP ĐÚC DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI 4.1.1. Thực chất Kim loại lỏng Khuôn đúc Lòng khuôn Vật đúc Sau khi đông đặc  Là P2 chế tạo phôi : Nấu chảy KLoại (Hợp Kim) Rót vào khuôn đúc (có hình dáng k/t của vật vần đúc) Đông đặc  Vật đúc (hình dạng giống như lòng khuôn đúc) Vật đúc Chi tiết đúc (Sử dụng ngay) Phôi đúc (qua gia công CK  tăng độ chính xác, độ bóng) DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.1.2. Đặc điểm  Đúc đƣợc từ các loại vật liệu khác nhau: Gang Thép Kim loại màu Các loại hợp kim, v.v.. Khối lượng Vật đúc: gam  hàng trăm tấn  Có thể chế tạo đƣợc Vật đúc có hình dạng, kích thƣớc phức tạp: Thân máy công cụ Vỏ động cơ mà các phương pháp khác khó khăn hoặc không thực hiện được.  Đúc đƣợc nhiều lớp KL khác nhau trong vật đúc.  Cơ khí hoá, Tự động hoá  Giá thành rẻ, sản xuất linh hoạt, năng suất cao Ƣu điểm * Tốn KL cho hệ thống rót * Có nhiều khuyết tật ( thiếu hụt, rỗ khí…) * Khó khăn trong việc kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc. * Độ chính xác không cao. Nhƣợc điểm 4.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.1.3. Phân loại  Khuôn cát  Khuôn kim loại Theo VL làm KHUÔN, ĐỘ CHÍNH XÁC 4.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI Nửa khuôn trên Nửa khuôn dƣới Lòng khuôn Cốc rót Ống rót Đậu hơi, Đậu ngót Hòm khuôn trên Định vị Cát Cát Thao (Lõi) Đƣờng dẫn Lọc xỉ Các bộ phận cơ bản của khuôn đúc (Khuôn cát) DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.2. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Chế tạo bộ mẫu Chế tạo hỗn hợp làm khuôn Làm khuôn Sấy khuôn Chế tạo hỗn hợp làm thao Làm thao (lõi) Sấy thao (lõi) Nấu kim loại (Hợp kim) RÓT Lắp Khuôn và Thao Dỡ khuôn  Vật đúc Tháo THao Làm sạch Kiểm tra DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 a) Chi tiết cần chế tạo b) Bản vẽ đúc c) Bản vẽ mẫu Đậu hơi Hệ thống rót Chốt định vị Nửa khuôn trên Nửa khuôn dưới Lõi Hình 4.3. Lắp ráp khuôn đúc DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4.1.1. Bộ mẫu và hộp lõi a) Vật liệu làm mẫu và hộp lõi  Gồm: mẫu, tấm mẫu, mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót.  Mẫu: Dùng để tạo ra lòng khuôn, mẫu thường có hình dáng giống mặt ngoài của vật đúc.  Tấm mẫu: Dùng để kẹp mẫu khi làm khuôn.  Mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót để tạo ra những bộ phận này trong khuôn.  Hộp lõi dùng để chế tạo lõi. Lõi để tạo ra hình dạng bên trong.  Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi phải đạt các yêu cầu:  Đảm bảo độ bóng, độ chính xác;  Bền, cứng, sử dụng được lâu;  Kg bị co, trương, nứt, …;  Chịu được tác dụng cơ, hóa, kg bị gỉ và ăn mòn;  Rẻ tiền và dễ gia công.  Vật liệu thường dùng: Gỗ, KL, thạch cao, xi măng, chất dẻo,… 4.4. Các công nghệ đúc 4.4.1. Công nghệ đúc trong khuôn cát Là điền đầy KL lỏng vào khuôn làm bằng cát. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 b) Công nghệ chế tạo mẫu và hộp lõi Bản vẽ chi tiết  Bản vẽ vật đúc  Bản vẽ mẫu và hộp lõi  Chế tạo mẫu và hộp lõi.  Bản vẽ vật đúc: Cần thể hiện tính công nghệ của đúc (thể hiện: Mặt phân khuôn, độ dốc đúc, bán kính góc lượn, lượng dư độ co ngót, lượng dư gia công CK).  Bản vẽ mẫu, hộp lõi: Cần thể hiện được công nghệ, nguyên vật liệu chế tạo mẫu, hộp lõi.  Nếu mẫu và hộp lõi được chế tạo từ gỗ, để tránh cong vênh khi gỗ co, tránh nứt nẻ và tăng độ bền cần chú ý:  Theo tiết diện ngang, các vòng thớ gỗ ko được trùng hướng;  Theo chiều dọc thớ gỗ, các thớ cần tránh phân bố song song; Khi chế tạo những bề mặt lớn cần phân ra nhiều mảnh;  Để tăng sức bền mối ghép, b/m ghép làm dưới dạng mặt bậc;  Dùng giấy nhám để mài và đánh bóng, sơn màu: Màu xanh: Đúc thép; Đỏ: Đúc gang; Vàng: Đúc KL màu. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 a) Vật liệu làm khuôn và lõi  Tính dẻo: Để dễ làm khuôn và lõi, cho lòng khuôn và lõi rõ nét;  Yêu cầu  Độ bền: Để ko bị vỡ khi vận chuyển, lắp ráp và khi rót KL lỏng;  Tính lún: Là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp làm khuôn khi chịu t/d của ngoại lực. Để vật đúc dễ co ngót;  Tính thông khí: Để khí dễ thoát ra  Tránh rỗ khí vật đúc;  Tính bền nhiệt: Để khuôn, lõi ko bị cháy khi rót KL lỏng;  Độ ẩm: Là lượng nước chứa trong hỗn hợp (=8%).  Các vật liệu làm khuôn và lõi Hỗn hợp gồm: Cát, đất sét, chất kết dính và chất phụ gia.  Cát (TP chính là SiO2): Là TP chủ yếu của h 2 làm khuôn, lõi;.  Đất sét: Làm tăng độ dẻo, độ bền của hỗn hợp.  Chất kết dính: Dầu thực vật, đường, mật, nhựa thông, xi măng, … và nước thủy tinh. Chất phụ gồm: Mùn cưa, rơm rạ,… và chất sơn khuôn.  Chất phụ: Tăng tính lún, thông khí, độ bóng, khả năng chịu nhiệt. 4.4.1.2. Công nghệ làm khuôn và lõi DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 b) Công nghệ làm khuôn và lõi bằng tay  Độ chính xác của khuôn, lõi ko cao; Năng suất thấp;  Yêu cầu trình độ công nhân cao, điều kiện LĐ nặng nhọc;  Có thể làm được các khuôn, lõi phức tạp, k/t khối lượng tùy ý.  Các phương pháp làm khuôn, lõi bằng tay  Làm khuôn, lõi bằng 2 hòm khuôn (hộp 2 nửa);  Làm khuôn, lõi bằng dưỡng gạt;  Làm khuôn, lõi bằng mẫu (hộp lõi) có miếng rời … c) Công nghệ làm khuôn và lõi bằng máy  Khắc phục được các nhược điểm của làm khuôn = tay: Nhận được chất lượng tốt, năng suất cao.  Tuy nhiên thao tác = máy chỉ rẻ khi hệ số sử dụng máy > 40%  Dùng cho SX hàng loạt hoặc hàng khối.  Làm khuôn, lõi trên máy ép  Làm khuôn, lõi trên máy dằn  Các loại máy làm khuôn, lõi:  Làm khuôn, lõi trên máy vừa dằn vừa ép DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4.2. Các công nghệ đúc đặc biệt  Đúc trong khuôn cát ko thỏa mãn được nhu cầu về số lượng và khối lượng đòi hỏi ngày càng tăng  Xuất hiện các dạng đúc mới. 4.4.2.1. Đúc trong khuôn KL Là điền đầy KL lỏng vào khuôn chế tạo bằng KL.  Cơ bản giống như khuôn cát nhưng có những đặc điểm riêng:  Tốc độ kết tinh lớn (vì nguội nhanh)  Cơ tính của vật đúc tốt.  Độ nhẵn b/m, độ chính xác của lòng khuôn cao  Chất lượng vật đúc tốt.  Tuổi thọ của khuôn KL cao.  Tiết kiệm t/g làm khuôn nên nâng cao NS và giảm giá thành.  Nhược điểm:  Ko đúc được vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và lớn.  Ko có tính lún và thoát khí  Khó khăn cho CN đúc. Phương pháp này chỉ thích hợp trong SX hàng loạt với vật đúc đơn giản, nhỏ hoặc trung bình.  Dễ bị nứt. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4.2.2. Đúc áp lực Là khi KL lỏng điền đầy vào lòng khuôn dƣới một áp lực nhất định. Áp lực khí Kim loại lỏng Chi tiết đúcỐng quay trònBình chứa Chi tiết đúc Khuôn DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 Đúc áp lực Cốc rót Nửa khuôn cố địnhNửa khuôn di động Chấu giữ Vật đúc Xylanh ống dẫn Pistong Lấy vật đúc ra Ép DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4.2.2. Đúc áp lực Là khi KL lỏng điền đầy vào lòng khuôn dưới một áp lực nhất định.  Đặc điểm:  Đúc được vật phức tạp, thành mỏng (15 mm), đúc được các loại lỗ có k/t nhỏ.  Độ bóng và độ c/x cao.  Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật đúc lớn.  Năng suất cao nhờ điền đầy nhanh và khả năng CK hóa. Dùng để đúc các HK màu, pít tông ô tô, xe máy, cánh tỏa nhiệt.  Nhược điểm:  Ko dùng được lõi cát vì dòng chảy có áp lực lớn  Hình dạng lỗ hoặc mặt trong phải đơn giản.  Khuôn chóng bị mài mòn do dòng chảy áp lực của HK ở to cao. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4.2.3. Đúc ly tâm Là điền đầy HK lỏng vào khuôn quay. Lực ly tâm sinh ra khi quay làm KL lỏng phân bố lên thành khuôn và đông đặc.  Đặc điểm:  Tổ chức KL mịn chặt ko tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót.  Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà ko cần lõi.  Ko dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí KL.  Tạo ra vật đúc gồm vài lớp KL riêng biệt trong cùng 1 vật đúc. Dùng để đúc các loại xi lanh, xéc măng ô tô. a) Đứng b) Ngang  Đúc ly tâm đứng (a):  Trục quay thẳng đứng.  Đúc được các vật có chiều cao nhỏ, đường kính lớn.  Đúc ly tâm nằm (b):  Trục quay nằm ngang.  Đúc được các vật có đường kính nhỏ, chiều dày mỏng. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4.2.4. Đúc trong khuôn mẫu chảy  Khi sấy khuôn sáp sẽ chảy ra cho ta lòng khuôn  Ko cần mặt phân khuôn.  Đặc điểm:  Vật đúc có độ chính xác cao nhờ lòng khuôn ko phải lắp ráp theo mặt phân khuôn, ko cần chế tạo lõi riêng.  Độ nhẵn đảm bảo do bề mặt lòng khuôn nhẵn.  Quy trình đúc dài (vì phải chế tạo ra mẫu chảy) nên NS thấp.  Đúc KL quý, cần tiết kiệm, những chi tiết đòi hỏi độ c/x cao. 1 2 3 4 5 6 Hình 4.5. Khuôn đúc mẫu chảy: 1) Hệ thống rót; 2) Vỏ khuôn; 3) Lòng khuôn; 4) Hòm khuôn; 5) Cát đệm; 6) HK đúc.  Là 1 dạng đúc đặc biệt trong khuôn 1 lần. Giống như đúc trong khuôn cát nhưng chỉ khác ở chỗ mẫu là vật liệu dễ chảy hoặc dễ cháy (sáp, ong, parafin, …). DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4.2.4. Đúc liên tục  Là QT rót KL lỏng liên tục vào khuôn KL. Vật đúc đông đặc liên tục và SP được lấy ra liên tục.  Đặc điểm: Cho năng suất cao.  Dùng để đúc thanh, ống, dải hoặc tấm KL. 4.4.2.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng  Là QT đúc trong khuôn cát đặc biệt (gồm cát và chất kết dính) mà thành khuôn mỏng chỉ 68 mm.  Đặc điểm:  Đúc được những vật có độ c/x cao.  Đúc được các KL đen: gang, thép C, thép HK.  QT đúc dài, giá thành cao. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 Sơ đồ quá trình đúc liên tục DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. Đúc các hợp kim 4.5.1. Tính đúc của HK  Khả năng điền đầy của KL lỏng vào khuôn với mức độ dễ hay khó. 1) Tính chảy loãng  Tính chảy loãng càng cao thì KL lỏng điền đầy khuôn càng tốt, vật đúc nhận được càng rõ nét và chính xác.  Tính chảy loãng  thành phần hóa học của HK, to nấu chảy hoặc to rót, loại khuôn đúc và công nghệ rót.  Nhưng tính chảy loãng tăng thì dễ bị hòa tan khí, to rót cao  Vật đúc co nhiều. 2) Tính co  Là sự giảm thể tích khi kết tinh và khi làm nguội.  Vật đúc dễ bị thiếu hụt (rỗ co), dễ bị nứt và biến dạng. Gang xám co 1%; Thép co 2%; Al, Cu co 23%.  HK nào có độ co ngót lớn thì khuôn đúc phải có đậu ngót và kết cấu vật đúc hợp lý. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 3) Tính thiên tích  Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc và trong nội bộ hạt  Ảnh hưởng đến cơ tính của vật đúc.  Thiên tích vùng: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc.  Thiên tích hạt: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong nội bộ hạt, tâm chứa KL khó chảy, xung quanh chứa tạp chất và KL dễ chảy.  Sự thiên tích này làm cho cơ, lý, hòa tính ko đồng bộ. 4) Tính hòa tan khí  Là sự xâm nhập của các chất khí trong môi trường vào HK đúc khi nấu, rót và kết tinh tạo ra oxit KL  Cơ tính kém đi.  Các khí hòa tan: O2, H2, N, CO, CO2, H2O,...  Khí hòa tan vào trong KL tạo rỗ khí, tạo nên cacbit KL, nitơrit KL  KL dòn.  Ta phải điều chỉnh 4 đặc tính này để được vật đúc có chất lượng tốt nhất. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5.2. Đúc gang  Gang là HK có tính đúc rất tốt.  Người ta hay dùng gang xám để đúc. 1) Vật liệu nấu  Vật liệu KL: Gang thỏi, gang và thép vụn, các fero HK như Fe-Si; Fe-Mn.  Nhiên liệu: Than cốc 1016%; than gầy 20 22%.  Chất trợ dung: Là chất đưa vào để khử tạp chất đưa vào xỉ; thường là CaCO3. 2) Lò nấu gang: Chất liệu Ống khói Ra gang Vỏ thép Gạch chịu lửa Quạt gió Hộp phân gió Vật liệu nấu Gang lỏng Hình 4.6. Cấu tạo lò đứng  Lò đứng (hay dùng); Lò ngọn lửa; Lò điện hồ quang.  Các thông số kỹ thuật của lò đứng:  Đường kính lò: d=5001200 mm;  Chiều cao lò: H=(6 8)d;  Năng suất lò: N=1 27 (t/h); Ra xỉ DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204  Vận hành:  Sấy lò; Chất và đốt than đá.  Khi than cháy hồng  Chất liệu.  Giữ to cho nước gang 13501400oC. 3) Rót kim loại lỏng vào khuôn  Yêu cầu:  Dòng chảy KL êm.  QT rót thuận lợi, chóng điền đày, đảm bảo chất lượng vật đúc.  Nhiệt độ rót: 12001350oC. 4) Dỡ khuôn và làm sạch 5) Đặc điểm khi đúc gang  Có thể đúc được các kết cấu phức tạp, thành mỏng.  Tính đúc của gang xám tốt, tính chảy loãng cao, tính thiên tích ít.  Khuôn đúc: Chủ yếu là khuôn cát. Ưu điểm của khuôn này là nguội chậm  Gang ko bị nứt nhưng dễ bị khuyết tật, rỗ khí, rỗ co. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5.3. Đúc thép  Tính đúc của thép kém hơn gang xám vì to chảy cao, độ quá nhiệt lớn, độ co lớn, dễ xảy ra khuyết tật.  Khi đúc thép HK tính thiên tích lớn.  Tính chảy loãng kém  Vật đúc phải có kết cấu đơn giản, chiều dày thành thích hợp, đều đặn.  Hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi cần bố trí hợp lý để bù ngót và thoát khí.  Khuôn cần có tính bền nhiệt cao, tính lún tốt, tính thông khí tốt.  Thường đúc trong khuôn cát, khuôn mẫu chảy và khuôn vỏ mỏng. 4.5.3. Đúc hợp kim màu 1) Tính đúc của đồng và nhôm  Cu và Al có tính đúc tốt: Tonc Cu = 1083 oC; Tonc Al = 660 oC.  Độ chảy loãng cao  Dễ đúc.  Co lớn:  = 23%  Khó đúc, dễ bị thiếu hụt, cong vênh.  Tính thiên tích lớn vì trong Cu và Al có các ng/tố khác nặng hơn.  Dễ bị hòa tan khí O2, H2. DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 2) Khuôn đúc  Khuôn bán vĩnh cửu: Chủ yếu là đất sét + bột than( có thể đúc được 1000 lần).  Đúc trong khuôn KL và đúc dưới áp lực. 3) Nấu chảy Cu và Al Than Tường lò Gió Bằng gang để đúc Al; Bằng SiC + Graphít để đúc Cu.  Nấu Cu và Al dưới chất trợ dung Na2P4O7 chủ yếu để khử oxit.  Đặc điểm:  Cho phép thiết kế vật đúc phức tạp, thành mỏng, lỗ nhỏ.  QT đúc nói chung là đơn giản hơn so với đúc thép. Chất lượng vật đúc tốt.  Al có thể đúc trong khuôn KL và đúc áp lực để có chất lượng cao.  Cu chủ yếu đúc trong khuôn bán vĩnh cửu. Hình 4.7. Lò nấu Cu (Al) DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 DWE Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 THE END Next >>End Show > CHƢƠNG IV PHƢƠNG PHÁP ĐÚC