Nghiên cứu chế tạo hợp kim đồng để đúc van chịu áp lực dùng trong ngành cấp nước cứu hỏa và dân dụng

VHT 0eiĐ£ BỘ CÔNG NGHIỆP VIỆN NGHIÊN CỨU MO VA LUYEN KIM PHAN VIEN NGHIEN CUU MO VA LUYEN KIM TP HCM BAO CAO HOÀN THÀNH ĐỂ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỢP KIM ĐỒNG ĐỂ ĐÚC VAN CHỊU ÁP LUC DUNG CHO NGANH CAP NUGC CUU HOA VÀ DÂN DỤNG Chủ nhiệm : Ks Cơ quan thực : Phan vién nghiên cứu Mô & Luyện kim TP HCM Cơ quan quân lý : Nguyễn Mạnh Khôi Sở khoa học, Công nghệ & Môi trường TP HCM TP Hồ Chí Minh - 2002 NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THUC HIEN ĐỀ TAI Đề tài thực Phân viện nghiên cứu Mỏ Luyện kim TP Hồ Chí Minh thuộc Viện nghiên cứu Mỏ Luyện kim với tham gia : 1~ Nguyễn Mạnh Khôi - Hà Văn Hồng Tiến sỹ luyện kim - Vũ Xuân Biết Kỹ sư vật lý 6~ Trần Anh Tuấn 10-— Huỳnh Văn Hùng 11- Tăng Kim Kỹ sư khí Tiến sỹ vật liệu Kỹ sư luyện kim Công nhân đúc Kỹ sư luyện kim Kỹ sư luyện kim 12-— Huỳnh Thanh Nhật Tiến Kỹ sư luyện kim — Nguyễn thị Hoài Nam - Nguyễn thị Mai Anh - Nguyễn Ngọc Hà — Nguyễn Đức Chính 9— Nguyễn Trung Kỹ sư luyện kim Kỹ sư hoá Kỹ sư hoá MUC LUC TỔNGLUẬN PHAN! 1- Đặt vấn để 1~ ~ 1— 1~ nước 1— 1~ Giới Nhu Mục thiệu đồng hợp kim sở đồng c câu hợp kim sở đẳng để đúc van chịu áp dùng cho ngành cấp He trạng sắn xuất nước tiêu nội dung nghiên cứu ~ Một số nghiên cứu sở lý thuyết nấu luyện hợp kim đúc kim loại 1~2~— Khái quát hợp kim sở đồng để đúc van chịu áp dùng ngành ae cấp nước cứu hoả dân dụng 1—2-1-a Hop kim đồng thiếc ( bronz thiếc ) 1~2- 1~b Hợp kim đông kẽm ( brass) 1-2-— Khái quát số công nghệ đúc ứng dụng sản xuất van ding ngành cấp nước cứu hoả dân dụng 1—2~2~— a Đúc khuôn cát làm khuôn máy - 1-2~2- b Đúc mẫu chẩy 1—~2~2- c Đúc khuôn vỏ mồng 1~2~ 2— b Đúc khuôn kim loại 1~2-2~e Đúc áp lực PHẨN2 _ NGHIÊN CỨU NẤU LUYỆN HỢP KIM CƠ SỞ ĐỒNG ĐỂ ĐÚC VAN 2~ Mẫu nghiên 2~— Nghiên cứu 2~ 2— Thiết bị ~2— Nguyên 2-2-3 cứu nấu luyện hợp kim sử dụng cho nghiên cứu liệu đùng nấu hợp kìm sở đồng để đúc van Nghién cứu nấu hợp kim B62 — 95 ( USN No C83600 ) theo ASTM ~2—3— a Nguyên liệu nấu hợp kim NNNNWN 2—3-— b Quy trình nấu hợp kim B62 - 95 (USN No C83600 ) theo ASTM ~ 2— Nghiên cứu nấu hợp kim B763- 95 (SN No €85700 ) theo ASTM 2~- 4~ a Nguyên liệu nấu hợp kim 2- 4— b Quy trình nấu hợp kim B763~ 95(USNNo C85700 } theo ASTM tà Co Ứn MỤC LỤC Gà NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI IL 12 12 12 12 13 14 14 14 14 15 16 16 16 20 20 20 PHAN3 NGHIÊN CỨU ĐÚC VAN TRƯỚC ĐỒNG HỒ ĐO NƯỚC KIỂU FORD 3~ Van trước đồng hổ đo nước kiểu Ford 3~— Nghiên cứu đúc tiết thân van kiểu Ford 3—2-— Lựa chọn phương pháp đúc thân van kiểu Ford 3~ 2~ Thiết kế mẫu hộp ruột để đúc thân van kiêủ Ford 3~ 2-— Nghiên cứu đúc thân van kiểu Ford 3~ 2~ 3~ a Chuẩn bị hỗn hợp làm khuôn để đúc thân van 3—~2~3~— b Kỹ thuật trộn cát đú 3-2-3-c Lam khu6n 3~2- - d Đúc thân van 3- 2—3— e Tính chi phí đúc thân va 3— 2~ Nghiên cứu đúc tiết khác van kiểu Ford — Quy trình gia cơng khí van trước đồng hể đo nước kiểu Ford ~ Tính phí sản xuất van trước đồng hơ đo nước kiểu Ford PHAN4 NGHIÊN CỨU ĐÚC VAN SAU ĐỒNG HO ĐO NƯỚC KIỂU SANWA 4~— Van sau đồng hồ đo nước kiểu Sanwa 4~ Nghiên cứu đúc tiết thân van kiểu Sanwa 4~2— Lựa chọn phương pháp đúc thân van kiểu Sanwa 4-2-2 Thiét kế mẫu hộp ruột để đúc thân van kiểu Sanwa 4~2~ Nghiên cứu đúc thân van kiểu Sanwa 4- 2— ~ a Nghiên cứu xử lý hỗn hợp cát nhựa a 4- 2- 3~— b Nghiên cứu chế tạo khuôn vỏ mỏng 4- 2~ ~ c Nấu hợp kim đúc thân van kiểu Sanwa khn vỏ mỏng 4- 2—3-— d Tính chi phí đúc thân van 4~2~ Nghiên cứu đúc tiết khác van kiểu Sanwa 4~ Quy trình cơng nghệ gia cơng khí van sau đồng hỗ đo nước kiểu Sanwa 4— Tính phí sẩn xuất van sau đồng hổ đo nước kiểu Sanwa NGHIÊN CỨU BÚC CÁC CHITIẾT ĐỒNG TRONG TRỤ CỨU HOẢ PHAN5 — Các tiết đồng trụ cứu ho ~ Thiết kế mẫu hộp rust ~ Nghiên cứu đúc tiết đồng rẹu cứu hỏa PHAN6 KẾTLUẬN VÀ KIẾNNGHỊ — Kết nghiên cứu để tài ~1-—a Kết qủa nghiên cứu 6~ 1— b Những vấn để tổn 6~ Kiến nghị PHY LUC TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 24 27 35 35 30 30 33 33 35 38 39 43 44 45 45 47 47 47 48 48 52 53 56 57 39 59 61 61 61 61 65 65 65 65 66 67 96 PHAN TONG LUAN 1-1 - Đặt vấn đề 1_—1~1Giới thiệu đồng hợp kim đồng Đồng kim loại thuộc nhóm bang tuần hồn Mendeleev Đồng kim loại có mầu hồng sáng, dẻo dai, tỷ trọng 9,95 #/ n3, nhiệt độ nóng chảy 1083°C sơi 2360°C Đồng sử dụng rộng rãi nhiều ngành kinh tế quốc dân, chủ yếu dạng đông nguyên chất hợp kim sở đồng Hợp kim sở đồng có hai nhóm chủ yếu đồng đồng thau, gồm nhiều mác hợp kim khác Trong ngành công nghiệp sắn xuất van phụ kiện đường ống hợp kim đông sử dụng nhiều Theo số liệu thống kê My lượng đồng dùng để sản xuất van phụ kiện đường ống chiếm tới 3,5% sản lượng đồng sdn xuất hàng năm nước [ 1, 2, ] Hợp kim sở đồng dùng chế tạo van ngành cấp nước chủ yếu mác hợp kim đồng thiếc đồng kẽm 1-1-2 Nhucdu vé hop kim déng dé đúc van chịu áp lực dùng cho ngành cấp nước trạng sản xuất nước : Nhu cầu đồng hồ đo nước van kèm theo đồng hổ ngày cằng tăng việc phải đầm bảo cung cấp nước cho toàn dan va để chống thất nước Theo tính tốn ngành nước khu vực Tp HCM và17 tính Nam nhu cau lắp đồng hồ đo nước 160.000 / năm, Thành phố HCM có nhu cầu lắp đặt hàng năm khoảng 50.000 đồng hổ đo nước Trên hệ thống cấp nước, đồng hỗ đo nước có van đặt trước van đặt sau đồng hồ lượng van cần 320.000 cái/ năm Nếu tính chung cho nước nhu câu van cho hệ thống dẫn khí nhu cầu van đồng chịu áp lực loại nước khoảng 1.000.000 / năm “Trước yêu cầu thị trường, số doanh nghiệp tư nhân Công ty TNHH khí Hiệp Lực - TP HCM sản suất trụ cứu hoả, van trước đồng hô đo nước Do trang bị kỹ thuật đúc chưa tốt, nguồn ngun liệu thu mua ngồi khơng đảm bảo chất lượng nên sản phẩm chưa đạt yêu cầu độ kín khí, chịu áp độ bền q trình sử dụng Một số sở đúc tư nhân đúc van nước chất lượng van chưa tốt, độ bên hay bị đồ nước Hiện số lượng lớn van sử dụng lấp đặt đồng hồ nước phải nhập Công ty đầu tư khai thác nước sơng Sài gịn nhập chuyển đúc vỏ đồng hỗ đo nước từ hợp kim đồng thau hãng Simonfond - Ý Nguyên liệu đồng thau nhập từ Ý Dây chuyển sản xuất thuộc loại đại, sử dụng cơng nghệ nấu hợp kim lị tân số kênh đúc khuôn kim loại Với dây chuyển cơng nghệ đúc khơng vỏ đồng hỗ đo nước mà đúc nhiều sản phẩm khác loại van Do không tiêu thụ đồng hổ đo nước chưa có kỹ thuật sản xuất sắn phẩm khác van day chuyển tạm ngưng hoạt động Cơng ty khí xây dựng Thanh xuân - Bộ Xây dựng nhập từ Ý day chyén sẵn xuất sản phẩm phụ kiện sứ vệ sinh vòi tắm hoa sen, vòi bổn rửa mặt, vịi chậu rửa bát cơng suất 500.000 sản phẩm / năm Các thiết bị nấu, đúc nhập hãng Simonfond - Ý Toàn nguyên liệu đồng thau nhập từ Ý Thực trạng sắn xuất nước đặt vấn để cần giải : - Cần nghiên cứu sản xuất hợp kim đồng đạt chất lượng cho nhu cầu sở chế tạo van có - Cần nghiên cứu sản xuất van chịu áp chất lượng cao đáp ứng nhu cầu nước 1~ 1~ Mục tiêu nội dung nghiên cứu : Nhu cầu lớn loại van chịu áp dùng mạng cung cấp nước, khí đốt vado chất lượng van chịu áp sở nước sắn xuất chưa đạt yêu cầu độ kin khí, độ chịu áp, độ bền lâu, độ nhấn bể mặt thấp phải gia công nhiều địi hỏi phải có nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm Mục tiêu đề tài nhằm giải vấn dé kỹ thuật nấu hợp kim công nghệ đúc để sản phẩm đạt chất lượng cao tiến tới sắn xuất hợp kim đồng, van chịu áp có chất lượng thay cho nhập Nội dung nghiên cứu để tài gồm : ~ Nghiên cứu xác định thành phân hoá học, kim tương hai mác hợp kim đồng thường dùng để làm van lắp hệ thống cung cấp nước sinh hoạt cứu hoả B62 B763 ( theo ASTM ) ~ Nghiên cứu quy trình cơng nghệ nấu hợp kim sở đồng từ đồng dây điện qua sử đụng, thành phần cịn lại sử dụng kim loại thương phẩm — Nghiên cứu chế tạo khn đức, quy trình cơng nghệ đúc van u cầu quy trình cơng nghệ : -_ Giảm thiểu ô nhiễm môi trường - _ Sản phẩm van chế tạo : + Chịu áp lực cao, hoạt động tốt khơng bị đị nước + Chịu ăn mịn tốt mơi trường nước khí + Chỉ tiết đúc có bể mặt đẹp, tính gia cơng cắt gọt tốt - Chi phi sản xuất có khả cạnh tranh thị trường Việt nam - _ Cơng nghệ có khả ứng dụng vào sản xuất — Chế thử số loại van thông dụng Đề tài thực theo hai giai đoạn Trên kết đạt giai đoạn để tài triển khai công tác nghiên cứu giai đoạn hai với nội dung Mục tiêu nội dung nghiên cứu giai đoạn hai — Nghiên cứu thiết kế, chế tạo khuôn mẫu đúc, công nghệ làm khuôn máy để đúc thân van trước đồng hỗ đo nước kiểu Ford — Nghiên cứu thiết kế , chế tạo khuôn mẫu, công nghệ đúc tiết hai loại van trước sau đồng hỗ đo nước ~ Triển khai đúc thí nghiệm loạt nhỏ tiết hai loại van trước sau đồng hỗ đo nước, ~ Nghiên cứu gia công lấp ráp hoàn chỉnh loạt nhỏ hai loại van trước sau đồng hồ đo nước — Tổng kết công tác nghiên cứu, tính tốn giá thành chế thử loạt nhỏ hai loại van trước sau đồng đo nước để đánh giá khả áp dụng kết nghiên cứu vào sẵn xuất 1-— Một số nghiên cứu sở lý thuyết nấu luyện hợp kim đúc kim loại 1~2-1 cấp Van khí nhỏ đối Khái quát hợp kim sở đồng để đúc van chịu áp dùng ngành nước cứu hoả dân dụng loại phận thiếu hệ thống đường ống dẫn dung dịch, hơi, nói chung đường ống dẫn nước nói riêng Trên đường ống dẫn đường kính van làm hợp kim đồng sử dụng nhiễu đo hợp kim đơng có tính tương cao đáp ứng yêu cầu chịu ấp đường ống, có độ chống ăn mịn hố học tốt Hợp kim đồng có tính đúc gia cơng tốt, nhiệt độ nóng chẩy khơng cao nên dễ chế tạo, bể mặt sản phẩm đẹp Hợp kim sở đồng dùng để sản xuất loại van thường mác hợp kim đồng thiếc ( bronze thiếc) đồng kẽm ( brass đơn giản phức tạp ) 1—~2 -1- a Hợp kim đồng thiếc ( bronze thiếc) : Hợp kim đồng thiếc ( bronze thiếc ) hợp kim đồng với nguyên tố hợp kim chủ yếu thiếc Giản đổ trạng thái Cu — Sn ( hình ) giản đỗ phức tạp, khoảng hàm lượng 20 — 50% Sn tạo nên nhiều pha phức tạp nên chưa nghiên cứu kỹ Trong thực tế dùng hợp kim đồng thiếc với lượng Sn nhỏ 15% Theo thành phân Sn từ thấp tới cao, hợp kim Cu ~ Sn xuất pha sau [4]: - Dung dich o : dung dịch rẩn thay thiếc Sn đồng Ở trạng thái cân Cu hoà tan 13,5% Sn nhiệt độ thường Song đặc tính bật hợp kim Cu — Sa có tính thiên tích mạnh, điểu kiện làm nguội -_ thực tế vùng dung dich rắn œ bị thu hẹp lại nhiều; hợp kim với ~ 6% Sn, ngồi œ có tổ chức khác Các pha 8, e : Các pha điện tử phức tạp tương ứng với công thức CuzsSn, Cu3Sng, Cu3Sn ~_ Các pha y mị : Các pha phức tạp chưa xác định chất Cịn Cu khơng hồ tan vào thiếc trạng thái rắn Ngoài dung dịch rắn œ, tổ chức có nhiều mác hợp kim đồng thiếc tích [ œ + Š ] Cùng tích [ + § ] cứng, tạo thành từ pha B 520 °C với thành phan 26,8% Sn Về tính lượng thiếc thấp < 5% độ dẻo đung dịch r4n oc van khé cao, hàm lượng thiếc > 5% 5n độ dẻo giảm ( hình ) Cũng giống Zn, phạm vi thành phần dung dịch rắn, thiếc làm tăng mạnh độ hợp kim Khi tích [ < + 8] vay lượng thiếc vượt giới hạn hoà tan sé xuất hỗn hợp Š nhiều độ bên lại làm độ bến tiếp tục tăng lên độ dẻo lại giảm mạnh Khi tiết máy người ta giảm mạnh đo pha đòn Do ảnh hưởng này, để làm dùng hợp kim đồng thiếc với lượng < 8% Šn tc” 7700 7083 1/000 800 800 72 600 50a “Z7 208 200 |} 100 ad (ily 10 | 29 14 Hình! oe t2 4đ 75a" 72 30 00Sa Giản đổ trạng thái Cu - Sn độ đường lồng Về tính đúc, ảnh hưởng khoảng đông ( khoảng nhiệt thiếc nhỏ, kết tỉnh hợp đường đặc ) lớn nên độ chảy loãng hợp kim đồng kẽm gang là1,5%, thép kim co ngót ( độ co < 1%, hợp kim đồng 2% ), mật độ vật đúc khơng cao ( có nhiều rỗ xốp ) 5a, “Ha J, Ye 420|- Ì | » 469 550 260 210 | | +50 140 +130 140 |- -| 20 70 | -|70 \ J ath 1ø Hình2 _ aap 1Ð 20 Su,Yeo 30 +0 50 Ảnh huổng thiếc tới tính hợp kim đồng thiếc Về tính chống ăn mịn, hợp kim đồng thiếc cao hợp kim đồng kẽm, ổn định khơng khí ẩm, nước nước biển Trong nước nhiệt áp suất cao, có tính ổn định cao hẳn hợp kim đông kẽm, dùng nhiều đường ống 1— 2~ 1— b Hợp kim đồng kẽm ( brass ) : Hợp kim đồng kẽm ( brass ) hợp kim sở đồng mà hai nguyên tố chủ yếu đồng kẽm Hợp kim mà thănh phan có hai nguyên tố đồng kẽm gọi hợp kim đồng kẽm đơn gidn ( brass đơn giần ), hợp kim mà hai ngun tố cịn có ngun tố đặc biệt khác gọi hợp kim đồng kẽm phức tạp hay đặc biệt ( brass phức tạp hay đặc biệt ) Hợp kim đồng kẽm đơn giản ( brass đơn giản) : Trong thực tế hợp kim đồng kẽm đơn giản ( brass đơn giản ) hợp kim hai nguyên Cu ~ Zn với lượng chứa Zn 45% Giản đồ trạng thái Cu — Zn giản để phức tạp tạo nên năm phản ứng bao tỉnh nhiễu pha phức tạp ( hình ) Từ thành phần kẽm thấp đến cao, hợp kim đồng kẽm lẫn lượt xuất pha sau Dung dich rắn « : Dung dich rắn thay kẽm đồng Ở nhiệt độ thường, độ hoà tan kẽm 39%, giá trị không thay đổi 454°C, nhiệt độ cao 902 °C 32% Dung dịch rắn œ pha tổ chức hợp kim đồng kẽm 7/00 1083 ` 1000 = (508 ~ Le r 32 © 300 / a \ \ “8 700 = | P lB ¬ \ > Li+¬+ eH < NHÀ £ > 500 cay SRO X £ &00 +42 Z ae x kéo > x - + GHỂ 2g lu see , HE \ 45 ty i 3a? i eT 200 100 ¬ x! BEL Lasyes 10 20 1005 Ly ' Hinh3 30 40 50 60 vz, 72 [ t ee 82 30 100 Gian dé trang thai déng Điều đặc biệt Zn nâng cao đồng thời độ bên lẫn độ dẻo hợp kim đồng, điều gặp thực tế Độ dẻo lớn đạt dung dịch rấn có khoảng 30% Zn Vì brass có tổ chức pha œ có độ đẻo cao độ bền tốt Pha B pha điện tử tương ứng với công thức CưZn ( với nỗng độ điện tử 3/2 ) với mạng lập phương thé tâm, có thành phẩn hoá học dao động khoảng 46 - 50% Zn Sự xếp có trật tự nguyên tử Zn xẩy nhiệt độ thấp 454 — 468°C, lúc pha B ký hiệu B' Khác với dung địch rắn œ, pha B thuộc loại pha trung gian nên có độ cứng độ dịn cao, đặc biệt nhiệt độ thấp có trình trật tự hố ( pha B ) Pha B có độ bền cao độ dẻo thấp ( hình ), không dùng hợp kim đồng kẽm với tổ chức có pha B ( > 46% Zn) 10 Trot hụ công thức s hệ số phụ thuộc chiều dày vật đúc lấy băng 1.8 |S | Thay gia trị đại lượng 1a tính thời gian rót 2,61 s K ốc độ rót vào khn, Trị số tốc độ rót theo thực nghiệm quy định tuỳ thuộc vào tý số khối lượng G thể tích vật đúc Trong trường hợi thí nghiệm lấy Ú.7 Thay ede gid trị số vào công thức pol 2,61.40,7 115 Để đấm bảo dịng kim loại chảy vào khn êm, lựa chọn rãnh dẫn vào van có kích thước x mm, tổng diện tích rãnh dẫn là: Fu=4 x 0,36 = 144 em’ Quan hệ thành phần hệ thống rót E, < F¿ > Fa Thiết kế lấy dường kính ống rót em, diện tích tiết diện ống rót 3,14 cnt” Kích thước rãnh tọc xỉ lấy theo quy chuẩn loại diện tích tiết diện diện tích tiết điện lọc xỉ : =4xl cũ" 4cm Hộp ruột để tạo ruột đúc tiết thân van hỗn hợp cát nhựa cho hình Hình Hộp ruột để tạo ruột đúc thân van Ford 29 tổng 3~2~ Nghiên cứu đúc thân van kiểu Ford 2— 3— a Chuẩn bị hỗn hợp làm khuôn để đúc thân van : Yêu cầu công nghệ hỗn hợp cát làm khuôn : Để chế tạo khuôn tốt đảm bảo phơi đúc có chất lượng cao hỗn hợp làm khn phải có tính chất cơng nghệ thoả mãn yêu cầu sdn xuất đúc Các tính chất công nghệ hỗn hợp làm khuôn gồm : + Tính dẻo : Là khả biến dạng hỗn hợp chịu ngoại lực tác dụng + Tính bền : Là khả chống lại phá huỷ lực tác dụng vào khn + Tính trượt : Là khả dịch chuyển hỗn hợp tác động lực ngồi hay trọng lượng riêng + Tính bể mặt ( tính rã ) : Là khả chống lại xói mịn dịng kim loại lồng chảy rót lớp bể mặt khn + Tính chịu nhiệt : Là khả hỗn hợp khơng bị nóng chẩy nhiệt độ cao + Tính thơng khí : Là cho khí qua hỗn hợp đơn vị thời gian + Tính dính bám : Khả hộn hợp bám vào mẫu ruột “Trong sản xuất đúc người ta quan tâm nhiễu đến việc lựa chọn vật liệu thành phần phối liệu để hỗn hộp làm khn có độ bền, độ thơng khí thích hợp để sản phẩm đúc có chất lượng tốt _ Lựa chọn vật liệu làm khuôn : Để đúc thân van khuôn cát tươi làm khuôn máy, để tài sử đụng hai loại hỗn hợp cát khuôn : hỗn hợp cát mặt hỗn hợp cát đệm + Hỗn hợp cát đệm dùng loại cát Cam ranh ( CM ) dùng làm cát đệm để làm khuôn đúc gang xưởng đúc Công ty cổ phần máy Sinco Hỗn hợp cát đệm có thành phân độ hạt tương ứng loại 1K0315b + Hỗn hợp cát mặt chuẩn bị từ vật liệu chất lượng tốt - _ Cát thạch anh : Sử dụng loại cát mác V6 Tổng công ty dịch vụ xuất nhập hợp tác đầu tư VICOSIMEX sản xuất có quy cách chất lượng cho bing - 14,15 Chat dính : Sử dụng phối hợp hai loại bentonite ( B-nite ) Lâm đồng cao lanh Sơng bé ~Bình dương Tỷ lệ hai loại : Thành phân hoá học hai loại vật liệu chất đính làm khn cho bảng 16 Qua bảng ta thấy cát có chất lượng tốt, tương ứng loại cất 1KO16A theo TOCT 2138 — 56 Lựa chọn thành phần phối liệu hỗn hợp làm khn đánh giá tính chất cơng nghệ hỗn hợp làm khuôn : Căn theo tài liệu tham khảo, thực tế sản xuất kết nghiên cứu giai đoạn để tài lựa chọn thành phần phối liệu hỗn hợp làm khuôn Thành phần phối liệu cho bảng 17 Trong yêu cầu công nghệ hỗn hợp làm khuôn tươi độ thơng khí nén tươi hai thơng số có ảnh hưởng lớn tới chất lượng sản phẩm đúc Để tài lấy mẫu hỗn hợp cát đúc làm khuôn để đo thông số độ thơng khí độ bền nén tươi thiết bị hãng Ridsdale & Co Ltd (hình 10,11,12 ) 30 tinh It Thiết bị đo độ bền nén 31 Hình 12 Thiết bị đo độ thơng khí Bảng 14 Thành phần hố học cát làm khn ( cát mặt ) L Hợp chất | SiO; H.lg% |99,3 AlzO› 9/12 CaO Fe,03 [MgO 0,01 0,07 0,01 |TiO; 0,06 |Mkn 0,43 Bang 15 Thanh phan dé hat cat lam khuôn ( cát mặt ) Tri gid AFS Mesh( % Thang 28 35 0-1 0-5 48 5-10 100 70 { 30-40) 32 150 200 35-45 | 10-15 | 0-2 60 - 65 | Bang 16 Thành phần hoá học chất dính làm khn Chất dính SiOz AbO; Bentonite |57/73 |21,11 Caolanh | 61,60 | 28,10 Hàm lượng CaO 0,36 1,19 Fe203 8,86 1,95 % MgO 177 - (Œ¿,NÑa;)O 1,51 - Bang |Mkn 7,25 7,14 17 Thành phần phối liệu hỗn hợp làm khuôn Hỗnhợp | Thành phần đùng độ hạt Cát CM Cát đệm 1K0315b Cát mặt 1K0lóa Thành phần phối liệu % khối lượn; Chất dính Nước Võ Mazut |C.lanh | B-nte 92 92 - 45 Đã thực thí nghiệm đo với hỗn hợp mẫu đồng cát đệm, cát mặt mẫu hỗn hợp tương tự khuôn cát thực tế gồm lớp cát mặt có chiều dây 1/5 chiều day mau tiêu chuẩn lớp cát đệm có chiểu đầy 4/5 chiều mẫu tiêu chuẩn Kết thí nghiệm cho bang 18 Bang 18 “Tính chất hỗn hợp làm khn Loại hỗn hợp Tính chất hỗn hợp Độ thơng khí Độ bến nén Kg/ cm? Cát đệm đông 122 80 0,4 Cát hỗn hợp 113 - Cát mặt đồng 08 Mật độ cát mẫu tht Kg / dm? 1,69 1,63 1,68 Qua bang 18 ta thấy hỗ hợp làm khn sử dụng có độ thơng khí cao, độ bền nén thích hợp, đảm bảo cho sản phẩm đúc đạt chất lượng 3~2- — b Kỹ thuật trộn hỗn hợp cát đúc : Các vật liệu làm khuôn liên kết với nhờ phân bố chất dính tồn khối hạt cát Để dam bdo diéu kiện kỹ thuật cát trộn máy nghiền trộn bánh lăn theo quy 33 trình Đầu tiện rên khỏ cất chất dính khoảng phút, sau độ vừa đão tròn vừa cho nước, tỷ lệ nước lấy khoảng 4,5 % lượng vật liệu làm khn Thời gian trịn nước ấẩm.5 phút Sau Khí trộn nước cho dẫn mazút với lượng lượng vật liệu lầm khuôn “Frỏn đấu thê¡n Khoảng phút kết thúc trộn liệu Hiến hợp cát dúc rên xong khơng đưa dũng ngày mã đ ong ngày đêm đem làm khuôn, Cát ủ trước Khi lầm khn làm tới máy trịn true diag 3-2-3 khuôn -c Làm Khuôn cát thân văn dược lầm máy làm khuôn kiểu dẫn ép nhân hiệu SBORN Hoa kỹ sản xuất € bình 13) Cựy Sineo Hình 13 Máy khn mẫu ắ tao mau diic than van Ford Hai hoo khuôn làm nhơm đúc, Hai hịm khn miẫu có vhối định vị đề clip rấp khn xá Kích thước hịm khn 3Ấ1 x 356 x 7ã hồin khuôn 159 x 364 x 105 Các thông số kỹ thuật vận hành máy xác định qua thí nghiệm : số lần dần 20, sau đần khuôn ép chày ép khí nén áp lực at Độ đầm chặt hỗn hợp khuôn 1,53; mật độ hộn hợp cát đầm khuôn 1,63“ gn’ Sau đầm khuôn lấy mẫu khỏi hịm khn, kiểm tra chất lượng khn đạt yêu cầu, khuôn thổi cát ghép ruột để chuẩn bị đúc Quy trình làm ruột cát nhựa : Ruột cát nhựa làm thủ cơng Hộp ruột nung nóng lị gia nhiệt gaz Khi nhiệt độ hộp ruột đạt khoảng 200 °C hạ xuống sàn thao tác, cát nhựa cho vào hộp ruột Để lèn chặt cát nhựa phải dùng búa gõ nhẹ vào thân hộp ruột trình cho cất nhựa Khi cát nhựa lấp hộp ruột dùng sắt nhỏ nung nóng gạt phẳng lớp cát nhựa vị trí đổ cát để lớp cát bể mặt đóng rắn ngăn không cho cát nhựa chẩy Hộp ruột lại nung tiếp tới nhiệt độ khoảng 350 °C nhiệt độ cát nhựa đóng rắn tốt tháo hộp ruột để lấy ruột cát nhựa 3—2- 3- d Đúc thân van : Kỹ thuật nấu hợp kim nêu phẩn 2, hợp kim nấu đạt yêu cầu kỹ thuật đạt nhiệt độ lị rót vào gầu rót đưa đúc Rót kim loại : Gẫu rót kim loại nung nóng đồ trước lị gia nhiệt Hợp kim nấu đạt yêu cầu rót vào gầu để đưa đúc - Nhiệt độ rót : Nhiệt độ kim loại rót vào khn có ảnh hưởng nhiều tơi chất lượng đúc Nhiệt độ rót kim loại xác định phần nghiên cứu nấu hợp kim khoảng 1150 °C - Phương pháp rót : Do vật đúc nhỏ lượng kim loại nên rót trực tiếp khơng qua cốc rót, giầm nhiệt độ rót kim loại lượng kim loại cho hệ thống rót Khi rót kim loại vào gáo dùng que gạt xỉ tì vào mặt kim loại sát miệng rót lị để chắn xỉ khơng cho rơi vào gáo rót Khi rót kim loại từ gáo rót vào khn phải rót tay, khơng ngắt dịng, lúc đầu rót nhanh cuối giảm tốc độ rót Để kim loại điển khn tốt, miệng gáo rót đặt cao mặt ống rót khoảng 80 - 100 mm - Thời gian rót : Thời gian rót khoảng 10 giây Rỡ vật đúc : Sau kim loại điển khuôn, vật đúc giữ khuôn 30 phút rỡ khn Sản phẩm đúc lấy khỏi hịm khn Phần cát thân khn rỡ sàn cát Phần cát nhựa ruột phá khu vực phá rỡ khuôn cát nhựa Làm vật đúc : Vật đúc sau phá rỡ khỏi khuôn phải kiểm tra sơ mắt thường, không thấy khuyết tật đưa cất bỏ hệ thống rót, ngót, làm bavia, cát bám Để tăng vẻ đẹp bể mặt đưa bắn bị vật đúc Kiểm nghiệm vật đúc : Ảnh kim tương chưa tẩm thực tẩm thực thân van dé tài đúc cho hình 14, 15 Phân tích kim tương cho thấy cấu trúc kim loại thân van đạt tương tự cấu trúc kim loại van Ford Mỹ sản xuất Độ nhấn hình thức bể mặt van đúc đạt van mẫu Cân vật liệu đúc thí nghiệm quy mơ mở rộng van kiểu Ford cho bang 19 35 Bang 19 Cân vật liệu đúc thí nghiệm quy mơ mở rộng Sốt.t phan chi Nguyén ligu_ Phan thu Sản phẩm Khai lg Kg | Hồi liệu ( đậu rót ) | Đồng tái sinh 15,8 | Phôi đúc thân van ( 69 c ) 20 | Hồi liệu ( đậu rót, đúc hư) | Thiếc kim loại 1,3 | Hao hat | Kẽm kim loại 17 24.6 13.4 | 27! 13 | Chì kim loại 0,3 | Niken kim loại | Đồng phốt pho( % ) | m——ed Khối lụ Kg| tng | 0,3 40,7 Tong | — 40/7 j Qua bang wén ta thay hiệu đúc tốt : - -_ - Tén that cháy hao kim loại 6,63% Hiệu suất thu thành phẩm đúc 60,44% Tỷ lệ thành phẩm 69/76 = 90,78% “Thu hỗi tiện nguyên công gia công thân van la:7 Kg Hinht4 Anh kim tương chưa tẩm thực ( x150 ) thân van để tài đúc theo mẫu Ford 36 Hình I5 mau Ảnh kim tương tẩm thực( x150 ) thân van dé tai dic theo 1ũnh 16 Kiểm tra độ chịu ấp van Ford 3? ford Kết đo độ cứng Vicke ( HV ) theo chiều dây tiết điện mặt cất thân van dé tai đúc: Điểm đo Độ cứng HV Mặt 170 Điểm 160 Mặt 160 Độ cứng đạt tương tự độ cứng van mẫu Để kiểm tra độ chịu áp thân van để tài chế tạo thiết bị chuyên dụng để việc thử nhanh ( hình 16 ) Kết kiểm tra độ chịu áp thân van áp lực thử 20 atm khơng bị dị nước ( phụ lục 14 ) Nghiên cứu cho thấy công nghệ đúc khuôn cát tươi, làm khuôn máy, ruột làm hỗn hợp cát nhựa thích hợp để đúc thân van kiểu Ford Làm khn máy có suất, giá thành đúc hạ chất lượng sản phẩm tốt Hình thức sản phẩm dé tai nghiên cứu chế tạo tương tự mẫu, độ kín nước đạt áp lực làm việc 10 atm 3-2—3- e Tính phí đúc thân van : Thân van tiết lớn khó đúc nhất, tính giá thành đúc thân van xác làm sở để tính giá thành đúc tiết van Chỉ phí đúc mẻ nấu 40,7 Kg hợp kim thu 69 thân van thành phẩm xác định qua thực nghiệm cho bầng 20 Bảng 20 Chỉ phí đúc thí nghiệm thân van Số tt Mục phí | Hợp kim hồi liệu | Đồng kim loại tái sinh Đơn vị Tiêu | Đơn giá Kg| Kg hao 25.000) 20| 22.000 440.000 1,3] 1.3 | 63.000] -7.000 80.000 81.900 9.100 24.000 120.000 48.000 800 55.400 30 30.000 20.000 Kg 1/7| | Đồng phốt Kg 0.3} Kg 0.4 | | Niken kim loại | Điện nấu đúc | Tái sinh cát khuôn Kg Kg Kw-h 68 Kg 600 Công Kg Công 0.5} 40.000 13 | Điện máy làm khuôn Kw-h 800 14 | Khấu hao thiết bị, khn 15 | Quần lý phí (10% 51-14} 3| 5,5| 18.000 10 | Lương công nhân đúc 11 | Cát nhựa 12 | Cắt phôi làm tiển đ 15,8] | Kẽm kim loại | Thiếc kim loại | Chì kim loại đ Thành 30.000] 2100] 395000 30.600 90.000 11590 2.400 20.000 25.000 Cộng | _ 1273900 38 Ghi chit Sau gia công khí thú dược Kg phối Phối sau xử lý dựa lại mẻ luyện hồi liệu tổng lượng hỏi liệu thu lại : 13,4 +7 = 20,4 Kg Giá trị hồi liệu 20,4 x 25.000 d/ Kg = 510.000 d Chi phí đúc cho thân van ( trọng lượng tỉnh 0,25 Kg} 510,000 _ H071 đ, T- 1.273-.900 69 Ảnh chùm tiết thân vàn để tài đúc cho lình L7 Hình 17 Ảnh chùm tiết thân van để tài đúc 3~2~ Nghiên cứu đúc tiết khác van kiểu Ford Đề tài lựa chọn công nghệ đúc khuôn kim loại để đúc tiết khác van vì: - Các tiết có kết cấu tương đối đơn giản, thích bợp với cơng nghệ đúc khuôn kim loại - Vật đúc khn ki loại có chất lượng cao : bể mặt nhấn dẹp, kích thước xác giám lượng dư đỂ gia cơng cơ, tính vật đúc cao -_ Đúc - khn kim loại có hiệu kinh tẾ ; suất lao đông cao đúc khuôn cát — lần, môi trường lạo động cải thiện tốt, giám dầu nhà xưởng lực sản xuất tính cho | mỸ mặt tăng ~ lần, đúc khuôn kũm loại nhiều thao tác kỹ thuật đơn giản nên đào tạo nhanh nhân vận hành thời gian vài tuần thay hàng năm khí đào tạo cơng làm khn cát „ Gía thành đúc so với đúc khn cát gián 20 — 30% tư công nhân Thành phố dã có Xí nghiệp sản xuất đồng hỗ đo nước trang bị hệ thống máy đúc khuôn kim loại tự động đại Ý sẵn xuất để đúc vỏ đẳng hỗ Hinkle Thiết bị khuôn kim loại dùng dúc tiệt côn khoa Huai, Thiết bị Rhuôe kim loại đùng đúc tiết nắp Xxoax, 3U — Hình 2L Thiết bị khn kim loại dùng đúc đai ốc khóa Hình 22 Các sản phẩm đúc tiết van Ford 42 3~3 Quy trinh cong nghệ gia cơng khí van trước đồng hồ kiểu Ford Gia cơng khí lắp ráp hoàn chỉnh van cần phải thực theo quy trình chặt chẽ mặt cơng nghệ để đầm bảo tiết gia cơng xác, tính lắp lẫn cao, phí gia cơng thấp Trong quy trình nêu tiết việc gia công thân van tiết khó gia cơng nhiều cơng đoạn Quy trình gia cơng cho hình 23 Móc lỗ cơn, tiện Khỏa mặt đầu Gá phôi thân ren côn đuôi van van Lên đồ gá, tiện phần lắp với đ/ hỗ ‘ Z7 Xoay đầu, lên đỗ gá, tiện phần lắp nắp xoay “Thử áp lực thân van p= 25 atm Đạt Các tiếtvan | ———> _Không đạt xử lý lai | Lắp ráp, hoàn thiện | ————* | i Thử kín van Khơng đat xử lý lại Thành phẩm Hình23 Quy trình cơng nghệ gìa cơng van trước đồng kiểu Ford Các tiết thân van, côn khố, đai ốc khố, bạc chặn gia cơng máy tiện Để gia cơng có suất độ xác cao cần có đồ gá thích hợp cho ngun cơng Ảnh tồn thể van trước đồng hỗ đo nước lấp ráp hồn chỉnh nhóm nghiên cứu chế tạo cho hình 24 ~ Tính phí sản xuất van trước đồng hồ đo nước kiểu Ford Trên sở kết nghiên cứu, tính giá thành sản xuất van trước đồng hồ đo nước kiểu Ford Kết tính tốn cho bảng 21 Chi phí van sản xuất 26.850 giá thị trường chấp nhận van Ford cũ bán với giá 35.000 đ/cái Bang 21 Chí phí sản xuất van trước đẳng hồ kiểu Ford Tên tiết Số TT Chí phí đác phơi | Chỉphígia | Tổng | Trọng lượng Kg Giá ả công đ đ Thân van 0,250] 11.070 1.0900 12.970 | Cơn khố | Đai ốc khố 0,087 2.800 530 3.330 0,108 3.400 500 3.900 | Bạc chặn 0,033 1.000 200 1,200 | Đệm vênh 500 500 100 100 | Kiểm tra sản phẩm | Lap rap, bao géi 550 500 1] | Nắp xoay 2.800 0085| | Vịng kín cao su 10 | Quản lý Hình 24 Cộng -| Ghi Chú 2.800 550 500 1000 26850 Ảnh toàn thể van trước đồng hỗ đo nước lắp ráp hoàn chỉnh 44