Đặc tính: Gang xám có một giá thành rẻ và khá dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng chảy thấp (1350°C) và không đòi hỏi khắt khe về tạp chất. Gang xám có tính đúc tốt do tổ chức xốp nên cũng là ưu điểm cho các vật liệu cần bôi trơn có chứa dầu nhớt. Tuy vậy, gang xám dòn, khả năng chống uốn kém, không thể rèn được. Khi làm nguội nhanh trong khuôn, gang bị biến trắng rất khó gia công cơ khí.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MÔN: THIẾT KẾ KHUÔN VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ ĐÚC CHI TIẾT TAY QUAY NHÓM - GVHD: Th.s Lê Quốc Phong 1.Lê Xuân Lan 2.Trần Ngọc Nam Mai Xuân Nghi Nguyễn Văn Nghĩ Phạm Hoàng Nguyên Nguyễn Hoàng Hải Vũ Quốc Trung Nguyễn Vũ Nhân Trương Vĩnh Nhân 10 Lương Văn Phước V1301990 V1302465 V1302507 V1302510 V1302644 V1301045 V1304460 V1302725 V1302742 V1303134 TP.HCM, ngày 15 tháng 05 năm 2017 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CHI TIẾT ĐÚC VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC 1 Đọc vẽ chi tiết cần đúc (quan sát chi tiết đúc) Nghiên cứu điều kiện làm việc chi tiết đúc Nghiên cứu vật liệu yêu cầu cơ, lý, hóa tính chi tiết Xác định loại hình sản xuất đúc Điều chỉnh kết cấu chọn phương pháp đúc CHƯƠNG 2: LẶP BẢN VẼ VẬT ĐÚC Cơ sở lý thuyết vị trí vật đúc khuôn Chọn vị trí (hướng) vật đúc khn Chọn mặt phân khuôn (mặt ráp khuôn) mặt phân mẫu Xác định lượng dư 4.1 Lượng dư gia cơng khí 4.2 Lượng dư công nghệ CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN VẼ CÔNG NGHỆ ĐÚC 10 Thiết kế lõi ( ruột) 10 1.1 Chiều cao h đầu gác ruột 10 1.2 Độ nghiêng đầu gác ruột 10 1.3 Thiết kế ruột 10 1.4 Kiểm tra kích thước ruột 11 Thiết kế hệ thống rót 11 2.1 Nguyên tắc bố trí 11 2.2 Hướng đặt hệ thống rót 12 2.3 Tính tốn hệ thống rót 13 Thiết kế hệ thống bù ngót bù co, vật làm nguội 19 3.1 Phân tích nút nhiệt vật đúc 19 3.2 Chọn kiểu đậu ngót 19 3.3 Đậu 20 3.4 Vật làm nguội 21 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẪU 22 Chọn hịm khn 22 Lập vẽ hộp ruột 25 Thiết kế mẫu 28 CHƯƠNG 5: LẬP QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ NẤU LUYỆN 30 Hỗn hợp làm khuôn lõi (ruột) 30 1.1 1.2 1.3 Hỗn hợp làm khuôn 31 Hỗn hợp làm ruột 31 Quy trình làm khn, lõi (ruột) 33 Lập qui trình cơng nghệ nấu luyện 34 2.1 Quy trình sản xuất 34 2.2 2.3 2.4 2.5 Chọn lò nấu gang 35 Phối liệu 37 Yêu cầu chất liệu 38 Chất liệu vào lò 38 TÀI LIỆU KHAM KHẢO 40 Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU CHI TIẾT ĐÚC VÀ CHỌN PHƢƠNG PHÁP ĐÚC Đọc vẽ chi tiết cần đúc (quan sát chi tiết đúc) : Hình vẽ cắt chi tiết tay quay Chi tiết đúc có cấu trịn xoay Giữa chi tiết có lỗ Ø2, then rộng 5mm sâu 2,1mm để gắn trục xoay Lỗ Ø10 nằm gần rìa chi tiết để ráp với tay nắm Nghiên cứu điều kiện làm việc chi tiết đúc: Tay quay làm việc điều kiện chịu moment xoắn yêu cầu lỗ trục khớp với trục Làm việc điều kiện bình thường khơng cần độ xác cao Nghiên cứu vật liệu u cầu cơ, lý, hóa tính chi tiết: Gang xám: trạng thái nhiều trạng thái gang mà dựa vào vi cấu trúc chúng để người ta phân loại Bề mặt mặt gãy gang xám có màu xám, đặc trưng ferit graphit tự Graphit dạng tấm, phiến, chuỗi… Đây loại gang phổ biến sử dụng rộng rãi kỹ thuật Page Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong Đặc tính: Gang xám có giá thành rẻ dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng chảy thấp (1350°C) khơng địi hỏi khắt khe tạp chất Gang xám có tính đúc tốt tổ chức xốp nên ưu điểm cho vật liệu cần bơi trơn có chứa dầu nhớt Tuy vậy, gang xám dòn, khả chống uốn kém, rèn Khi làm nguội nhanh khn, gang bị biến trắng khó gia cơng khí Ứng dụng: Do đặc tính trên, người ta sử dụng chúng nhiều ngành chế tạo máy, đúc băng máy lớn, có độ phức tạp cao, chi tiết không cần chịu độ uốn lớn, cần chịu lực nén tốt Có thiết bị, vật liệu gang xám sử dụng đến >70% tổng trọng lượng Các băng máy công cụ (tiện, phay, bào, ), thân máy động đốt sản xuất từ gang xám Đối với chi tiết Tay Quay, ta lựa chọn loại gang xám sau: Gang xám 15-32(GX 15-32): loại gang xám chứa tổng lượng cacbon cao, sử dụng cho chi tiết chịu lực chịu mài mịn Thành phần hóa học (%): C Si Mn P S 2.8÷3.5 1.5÷3 1÷1.5 0.1÷0.5 0.08÷0.12 Gang xám khơng cần nhiệt luyện để tăng tính Cơ tính: Độ bền kéo ϭkéo=150(N/mm) Độ bền uốn ϭuốn=320(N/mm) Độ bền mỏi uốn: (0,35-0,5) ϭkéo Độ bền nén (3-4.5) ϭkéo Độ bền cắt (0.75-1.4) ϭkéo Độ bền xoắn (1,17-14) ϭkéo Lý tính: Nhiệt độ nóng chảy: 12500C Hệ số co: độ co dài từ 0,8-1% Page Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong Gang xám 21-40 ( GX 21-40) : có độ bền cao hơn, dùng làm bánh đà, thân máy… Thành phần hóa học (%): C Si Mn P S 2.8÷3.5 1.5÷3 1÷1.5 0.1÷0.5 0.08÷0.12 Cơ tính: Độ bền kéo ϭkéo=210(N/mm) Độ bền uốn ϭuốn=400(N/mm) Độ bền nén >75 kG/mm2 Độ cứng 170-241HB Độ dãn dài tương đối 0.5% Dùng làm chi tiết chịu tải tĩnh cao chịu mài mịn bánh đà, bánh răng, sơ mi, pittơng xi lanh, máy nén khí máy nước, bệ máy công cụ thiết bị KẾT LUẬN: Với chi tiết Tay Quay nhóm chọn Gang xám 15-32(GX 15-32) Xác định loại hình sản xuất đúc: Chọn phƣơng pháp đúc Đúc khuôn cát sét: - Ưu điểm: Chi phí đầu tư ban đầu thấp, trang thiết bị cơng nghệ đơn giản, có khả tạo hình vật đúc lớn vật đúc phức tạp chi tiết tay quay phù hợp với tất loại hình sản xuất, thân thiện với mơi trường, hổn hợp làm khuôn tái sử dụng nhiều lần - Nhược điểm: Độ xác, độ bóng bề mặt khơng cao Điều chấp nhận sản xuất tay quay tay quay khơng u cầu độ xác bề mặt cao, yêu cầu độ xác lỗ trục sau gia cơng Lượng dư gia công lớn, tiêu tốn nhiều kim loại, chi phí gia cơng cắt gọt lớn Đúc khn kim loại: Page Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong - Ưu điểm: độ xác cao, suất cao, dễ khí hóa tự động hóa, điều chỉnh q trình làm nguội khn, q trình truyền nhiệt đông đặc để vật đúc đạt tổ chức tính cần thiết, thân thiện với mơi trường - Nhược điểm: Chỉ đúc vật đúc có hình dạng đơn giản, giá thành khuôn kim loại lớn, chi tiết có hình dạng nhiều lỗ trụ đường cong khuôn kim loại phức tạp chi phí cao Vật đúc dễ bị nứt, cong vênh, ứng suất nguội nhanh, bị cản co Kết Luận: Dựa theo đặc điểm chi tiết ta chọn đúc với số lượng 1000 chi tiết, kích thước nhỏ, hình dạng đơn giản dễ chế tạo mẫu, khơng địi hỏi nhiều độ bóng bề mặt, chất lượng vật đúc nên ta chọn phương pháp đúc khn cát, chi tiết tay quay khơng địi hỏi cao chất lượng vật đúc nên chọn khuôn cát tươi chi phí thấp, dễ khí hóa, tăng suất, giảm chi phí giá thành sản phẩm Do số lượng lớn nên ta làm khuôn máy ép, dần, tăng suất cao, giảm lượng nhân công, tiết kiệm thời gian Điều chỉnh kết cấu chọn phƣơng pháp đúc: Dựa vẽ chi tiết vật đúc ta thấy có hai kích thước quan trọng rãnh then lỗ phi 10 dùng để lắp tay cầm Ta để xuất phương án Lỗ tròn : đúc lỗ, khơng đúc then Lỗ trịn ngồi : khơng đúc lỗ, lỗ gia cơng khí sau đúc Yêu cầu gia công nửa tinh phần viền mặt lỗ trục, gia cơng tinh mặt phía lỗ ráp tay nắm, gia công tinh bề mặt vòng chi tiết Sau ráp tay nắm, mặt ngồi mạ crom đánh bóng Các mặt khơng gia cơng phải phun cát đánh bóng Page Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong CHƢƠNG 2: LẶP BẢN VẼ VẬT ĐÚC Cơ sở lý thuyết vị trí vật đúc khn: Vị trí vật đúc khuôn thường chọn theo phương pháp làm khuôn, cách bố trí hệ thống rót, lượng dư gia cơng khí lượng dư cơng nghệ, kích thước hịm khn Khi chọn vị trí vật đúc khn cần ý: - - - Những phần quan trọng chi tiết cần sít chặt, bề mặt gia cơng quan trọng nên đặt phần khuôn Nếu không thực điều đặt mặt dựng đứng nghiêng để tránh khuyết tật rỗ xỉ, rỗ khí Nếu ngun nhân mặt gia công quan trọng bắt buộc phải đặt quay phía phải tạo điều kiện để khuyết tật đúc sinh phần cắt bỏ Những vật đúc hợp kim có độ co lớn đơng rót phải đặt vị trí đảm bảo cho hướng đơng kim loại khn phía bổ ngót cho đậu ngót Đặt phần vật đúc có thành mỏng rộng phía khn nằm nghiêng lúc rót để tránh khuyết tật thiếu,khớp… vật Chọn vị trí (hƣớng) vật đúc khn: Ứng với chi tiết Tay Quay, ta có phương án để lựa chọn Phƣơng án 1: Ƣu điểm : Toàn vật đúc gần nằm hoàn toàn hịm khn Sau đúc vật đúc bị bọng cát, chi tiết sai lệch lắp ráp khuôn, giảm lượng gia công, tiết kiệm vật liệu, chi tiết xếp chặt độ xác cao Phần lỗ trục nên đặt phía hợp lí Page Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong Nhƣợc điểm: Nếu chi tiết sử dụng ụ cát ụ cát nằm phía có chiều cao lớn dễ sai lệch chi tiết tạo khuôn Nên sử dụng ruột thay hịm khn giả để tiết kiệm thời gian Phƣơng án 2: Ƣu điểm: Phần lớn vật đúc nằm hịm khn trên, thuận lợi cho việc đặt ụ cát Tiết kiệm thời gian chế tạo ruột láp ráp ruột Phần mỏng vật đúc phần rộng vật đúc nằm phía thuận lợi q trình đơng đặc có hướng Nhƣợc điểm: Cách bố trí dễ bị bọng cát, lượng dư gia công lớn, chi tiết không xếp chặt Nhất phần lỗ trục cần gia cơng khí khơng nên nằm phía Kết Luận: Theo phân tích ta nên chọn phương pháp giảm lượng dư gia công, độ chi tiết cao, tiết kiệm vật liệu,… Chọn mặt phân khuôn (mặt ráp khuôn) mặt phân mẫu: Do chi tiết tay quay có kết cấu khơng nằm mặt phẳng vị trí vật đúc xác định quay xuống nên ta chọn kết cấu lịng khn phân bố khn khn với lịng khn nơng hơn, dễ làm khuôn, dễ lắp ráp khuôn Do chi tiết tay quay có lõi, nên bố trí cho vị trí lõi thẳng đứng Để định vị lõi xác, tránh tác dụng lực kim loại lỏng làm biến dạng thân lõi, dễ kiểm tra lắp ráp Mặt có diện tích lớn phần viền tròn chi tiết nên ta chọn mặt phân khn theo mặt phẳng Page Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong Từ yếu tố ta thiết kế mặt phân khn theo hình sau : Chọn mặt phân khuôn mặt phân mẫu Kết Luận: Cách bố trí mặt phân khn hợp lý vì: Chọn mặt có diện tích lớn nhất, dễ làm khuôn lấy mẫu Số lượng mặt phân khn có nên đảm bảo độ xác lắp ráp, công nghệ làm khuôn đơn giản Chi tiết tay quay có phần lỗ , thành dày, cần chất lượng bề mặt cao chỗ khác, ta đặt cách xa mặt phân khuôn ( nằm quay xuống ) hợp lí nhằm tránh tượng dễ bọt khí, rỗ khí,lõm co trình vật đúc nguội Xác định lƣợng dƣ: 4.1 Lượng dư gia cơng khí: Là lượng kim loại bị cắt gọt q trình gia cơng để tạo thành chi tiết Lượng dư gia công phụ thuộc vào: Độ bóng, độ xác Kích thước bề mặt Bề mặt phía vật đúc để lượng dư lớn chất lượng xấu nên phải cắt bỏ nhiều Loại hình sản xuất Những bề mặt khơng ghi độ bóng khơng có lượng dư gia cơng Tay quay sản xuất hàng loạt vừa nên có độ xác cấp II: Dung sai: Page Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong Thiết kế mẫu: Do vật đúc nhỏ, sản lượng lớn, bố trí chi tiết hịm khn tăng suất Phương pháp làm khn hịm khn giả: Đặt HK rỗng lên đỡ; MPK dưới; dầm HHLK (có lượng sét cao để tạo độ bền) Quay lật HK giả (1)180 độ Từ phía MPK khoét hõm sâu vào HH tương ứng với phần nhô mẫu nguyên khối Đặt mẫu VĐ vào hõm sâu đó, dùng búa gỗ áp lên mẫu đóng lún xuống (a) Lấy mẫu khỏi hõm sâu; cho thêm HHLK vào chỗ mà mẫu không tạo thành vết in hịm khn giả Hình a Đặt mẫu vào lại hõm sâu hịm khn giả Miết phẳng MPK quanh mẫu Lắp HK lên HK giả nhờ chốt định vị (b) Rắc cát phân cách lên bề mặt ráp khuôn HK giả Chế tạo khuôn theo cách thơng thường Page 28 Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong Hình b Tách lấy nửa khn với mẫu khỏi HK giả Quay lật khuôn với mẫu 180 độ đặt lên đỡ Lắp HK lên khuôn dưới; tiến hành làm khn (c) Hình c Page 29 Nhóm GVHD: Lê Quốc Phong CHƢƠNG 5: LẬP QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ NẤU LUYỆN Hỗn hợp làm khuôn lõi (ruột): Thông thường bao gồm thành phần: Cát ,đất sét,chất kết dính,chất phụ,nước… - - - a) Cát: Thành phần là: ngồi cịn có CaCO3, Al2O3, Fe2O3… Chọn cát: Để làm khuôn tươi đúc gang xám, m