Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực và xây dựng quy trình công nghệ chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng cho nuôi trông thủy sản bằng vật liệu composite

h a n g e Vi e w N y bu to k w c TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ  -PHẠM VĂN ĐỆ THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG PHỤC VỤ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM HÙNG THẮNG KS LÊ NGỌC SƠN NHA TRANG - 2008 d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -3- NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ tên SV : Phạm Văn Đệ lớp : 46CT Nghành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 46132092 Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo cánh bơm nước chun dụng cho nuôi trông thủy sản vật liệu Composite.” Số trang :126 Số chương: Số tài liệu tham khảo: 20 Hiện vật: Báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp, đĩa CD, Bộ khuôn đúc cánh bơm hướng trục cánh bơm nước chuyên dụng vật liệu composite NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết luận: ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Nha trang, ngày…tháng…năm 2008 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS PHẠM HÙNG THẮNG d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -4- PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ tên SV : Phạm Văn Đệ lớp : 46CT Nghành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 46132092 Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng cho nuôi trông thủy sản vật liệu Composite.” Số trang :120 Số chương: Số tài liệu tham khảo: 17 Hiện vật: Báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp, đĩa CD, Bộ khuôn đúc cánh bơm hướng trục cánh bơm nước chuyên dụng vật liệu composite NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Kết luận: ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Nha trang, ngày…tháng…năm 2008 Cán phản biện (Ký ghi rõ họ tên) d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -5- LỜI CẢM ƠN! Đồ án tốt nghiệp khởi đẩu cho nghiệp nghiên cứu khoa học hệ kỹ sư trẻ chúng em, điểm nhấn kết thúc đời sinh viên ngồi ghế nhà trường Đó điều thiêng liêng mà em cảm nhận sau bốn năm học tập nghiên cứu trường đại học Nha Trang Sau thời gian nghiên cứu nghiêm túc, với tất khả thân, với học hỏi thầy cô, sách đặc biệt bảo tận tình thầy hướng dẫn Đến em hoàn thành xong nhiệm vụ quan trọng Để đạt kết khơng thể khơng kể đến mà thầy dành cho em Em xin chân thành bày tỏ lời biết ơn sâu sắc đến thầy PGS TS Phạm Hùng Thắng, thầy có ý kiến bảo có ý nghĩa góp phần làm hồn thiện đề tài em Em xin chân thành cảm ơn thầy KS Lê Ngọc Sơn với hướng dẫn tận tình thầy việc chế tạo thành cơng sản phẩm khuôn đúc áp lực, cánh bơm nước chuyên dụng phục vụ nuôi trồng thủy sản vật liệu Composite Bên cạnh em xin chân thành cảm ơn tất thầy dìu dắt em đường mà em chọn, xin gửi tới bạn đồng nghiệp tương lai lời cảm ơn chân thành, cảm ơn bạn có góp ý chân thành trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn!!! Nha Trang, tháng 11 năm 2008 Sinh viên thực Phạm Văn Đệ d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -6- MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG 11 I.1 Tổng quan công nghệ đúc áp lực Composite 11 I.1.2 Định nghĩa vật liệu Composite 11 I.1.3 Đặc tính chung 11 I.1.4 Phân loại vật liệu Composite: 12 I.1.4.1 Phân loại theo hình dạng 12 I.1.4.2 Phân loại theo chất vật liệu thành phần 13 I.1.4.3 Theo cấu trúc vật liệu cốt 14 I.1.5 Kết cấu vật liệu composite 15 I.1.6 Công nghệ chế tạo vật liệu Composite 22 I.1.6.1 Đúc không áp lực 22 I.1.6.2 Đúc áp lực ( đúc ép) 23 I.1.6.3 Đúc liên tục 26 I.1.6.4 Kéo định hình 27 I.1.6.5 Đúc ly tâm 27 I.1.6.6 Phương pháp quấn ống 27 I.1.7 Cơ chế đông đặc, đông rắn Composite 27 I.1.8 Cơ tính vật liệu Composite 28 I.1.9 Xác định thời gian đơng, rỡ khn, đóng rắn 34 I.2 Kết cấu yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng 36 I.2.1 Xây dựng vẽ kết cấu cánh bơm 36 I.2.1.1 Kết cấu cánh bơm 37 I.1.2.2 Tính tốn độ bền cho cánh bơm chế tạo vật liệu composite 48 I.2.2 Yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng 54 I.2.2.1 Về vật liệu chế tạo cánh bơm 54 I.2.2.2 Về công nghệ chế tạo cánh bơm 55 I.2.2.3 Về kết cấu cánh bơm 55 d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -7- CHƯƠNG II THIẾT KẾ KỸ THUẬT KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE 57 II.1 Yêu cầu kỹ thuật khuôn đúc 57 II.2 Kết cấu khuôn đúc 58 II.2.1 Nửa khuôn 58 II.2.2 Nửa khuôn dưới, đỡ khuôn 59 II.2.3 Chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng 60 II.2.4 Chốt đẩy, kim đẩy đẩy 60 II.2.5 Thanh đẩy, lõi, vòng định vị, bạc dẫn hướng,vịng móc nâng 62 II.2.6 Đế khuôn, đỡ khuôn, bu lông 63 II.3 Tính tốn thông số kỹ thuật khuôn đúc 65 II.3.1 Các kích thước khuôn đúc 65 II.3.2 Kiểm tra độ bền khuôn trình làm việc 69 II.3.2.1 Kiểm tra độ bền kéo bu lông ghép hai nửa khuôn 70 II.3.2.2 Kiểm tra độ bền dập hai nửa khuôn trình ép 71 II.4 Bản vẽ kỹ thuật khuôn đúc 72 CHƯƠNG III CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM 73 III.1 Thiết kế quy trình chế tạo khn đúc cánh bơm 73 III.1.1 Xây dựng kết cấu hai nửa khuôn 74 III.2 Chế tạo thử nghiệm khuôn đúc 80 III.2.1 Lập trình gia cơng khn với trợ giúp máy tính 80 III.2.2 Chuẩn bị phôi, máy, dụng cụ cắt gọt, đồ gá 95 III.2.3 Lập quy trình gia cơng khn 96 III.2.4 Kiểm tra khuôn lần cuối 97 CHƯƠNG IV XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ĐÚC CÁNH BƠM 98 IV Chuẩn bị khuôn vật liệu 98 IV Quy trình đúc cánh bơm 99 IV Quy trình tháo rỡ làm sản phẩm 105 CHƯƠNG V ĐÚC THỬ NGHIỆM, HOÀN CHỈNH VÀ HOẠCH TOÁN GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 106 d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -8- V Đúc thử nghiệm 106 V Hồn chỉnh cơng nghệ khn đúc 106 V Hoạch toán giá thành sản phẩm 108 CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -9- LỜI NÓI ĐẦU Ngành nuôi trồng thuỷ sản nước ta xác định ngành kinh tế mũi nhọn, có giá trị xuất cao, mang lại ngoại tệ lớn cho đất nước, ni tơm đóng góp phần không nhỏ, nuôi tôm nghề đem lại lợi nhuận cao mang tính rủi ro lớn, khơng áp dụng khoa học kỹ thuật thiết bị máy móc chun nghiệp Trong ngành ni tơm bơm nước sục khí thiết bị khơng thể thiếu, mang lại nhiều lợi ích thiết thực như: Bổ sung lượng thiếu hụt ơxy nước; góp phần làm tăng mật độ ni từ 10 lần, tạo dịng chảy lưu động ao thường xuyên để gom chất bẩn, thức ăn thừa, trì điều kiện thích hợp tôm Nhưng vấn đề quan trọng đặt mà người quan tâm công nghệ chế tạo cánh bơm Cánh bơm sử dụng cánh bơm chế tạo kim loại ( hợp kim đồng, thép không gỉ), nên giá thành cao, nặng nề bền với thời gian môi trường nước biển Vậy việc chế tạo thành công cánh bơm nước chuyên dụng vật liệu phi kim loại mà vật liệu Composite góp phần khắc phục hạn chế nói Trên sở em Bộ mơn Chế Tạo Máy Khoa Cơ Khí trường Đại Học Nha Trang giao cho đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHN ĐÚC ÁP LỰC VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG CHO NUÔI TRỒNG THỦY SẢN BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE.” Sau thời gian nghiên cứu, tiến hành chế tạo khuôn đúc thử nghiệm cánh bơm hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Phạm Hùng Thắng thầy Lê Ngọc Sơn, em hoàn thành đề tài với đầy đủ nội dung sau: Chương I: Tổng quan công nghệ đúc áp lực Composite kết cấu cánh bơm nước chuyên dụng Chương II: Thiết kế kỹ thuật khuôn đúc cánh bơm nước chuyên dụng từ vật liệu Composite Chương III: Chế tạo khuôn đúc cánh bơm Chương IV: Xây dựng quy trình cơng nghệ đúc cánh bơm .d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -10- Chương V: Đúc thử nghiệm, hoàn chỉnh hoạch toán giá thành sản phẩm Chương VI: Đề xuất ý kiến Vì thời gian trình độ thân hạn chế lần làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên em khơng thể tránh khỏi thiếu sót q trình thực đề tài Vì vậy, em mong đóng góp ý kiến thầy khoa đóng góp ý kiến người quan tâm đến lĩnh vực để đề tài có hiệu ứng dụng cao Nhân đây, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Phạm Hùng Thắng, thầy Lê Ngọc Sơn quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em thực đề tài Nha Trang, ngày tháng 11 năm 2008 Sinh viên thực Phạm Văn Đệ d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -11- CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG I.1 Tổng quan công nghệ đúc áp lực Composite I.1.2 Định nghĩa vật liệu Composite Vật liệu Composite hay Composite vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có chất khác Vật liệu tạo thành có chất trội đặc tính vật liệu thành phần xét riêng rẽ I.1.3 Đặc tính chung Trong trường hợp tổng quát nhất, vật liệu Composite gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục Khi vật liệu gồm nhiều pha gián đoạn, ta gọi Composite hỗn tạp Pha gián đoạn thường có tính trội pha liên tục Pha liên tục gọi ( matrice) Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu tăng cường (renfort) Cơ tính vật liệu Composite phụ thuộc vào: Cơ tính vật liệu thành phần Luật phân bố hình học vật liệu cốt Tác dụng tương hỗ vật liệu thành phần, v.v… Để mô tả vật liệu Composite, ta cần biết rõ: Nguồn gốc tính chất vật liệu thành phần Dạng hình học vật liệu cốt luật phân bố Đặc điểm mặt tiếp xúc vật liệu cốt vật liệu kết dính d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -99- dung dịch lỏng hoạt tính 9% với dung mơi khơng hoạt tính, MEKP phản ứng nhanh, ăn mịn chất khác, dễ nổ, cháy, phải bảo quản cẩn thận sử dụng bảo quản không tốt làm thay đổi thành phần ảnh hưởng tới thời gian đơng đóng rắn.) IV Quy trình đúc cánh bơm Theo công nghệ chế tạo vật liệu compozite cơng nghệ đúc nguội có áp lực nhiệt độ phịng cho sản phẩm bóng, đẹp mặt, cơng nghệ chọn chế tạo cánh bơm, cánh bơm có kích thước nhỏ, biên dạng phần hướng dòng phức tạp, đảm bảo độ xác cao hai mặt, biên dạng, áp lực tạo nhờ lực xiết bulông khuôm đúc (p=10-150 KG/cm2), lực ép máy ( khuôn gồm tấm, gắn máy gá bàn máy), khuôn đúc đánh bóng phủ lớp chống dính (tác nhân tách khuôn wax), phủ lớp gelcoat nhựa đặc biệt làm lớp áo ngồi cho sản phẩm bóng, đẹp, lớp có lý tính tốt nên chống bị xây xát, bảo vệ lớp bên trong, lớp chống thấm nước, có độ co thích hợp nên làm dễ tách khuôn, lớp bên hỗn hợp nhựa+ sợi cắt ngắn+ xúc tác pha theo tỉ lệ khuấy trộn Yêu cầu nhiệt độ phòng gia công vật liệu compozite không 180C, nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến khả đơng đóng rắn nhựa, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Thứ tự thực quy trình cơng nghệ: d o m C lic c u -tr a c k o d o w w w o w C lic k to bu y N O W ! PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e w N y bu to k w c -100- Cắt Mat Phủ lớp Phủ lớp sợi cắt chống bảo vệ ngắn CSM khn dính gelcoat Gia cơng Tách Pha trộn nhựa Sản phẩm khuôn + sợi + xúc tác Hình: Sơ đồ quy trình chế tạo cánh bơm vật liệu composite Trình tự bước cụ thể: Bước 1: Chuẩn bị thiết bị, vật liệu, khuôn Đây bước khởi đầu quan trọng định qúa trình, thời gian chế tạo chất lượng sản phẩm Yêu cầu vật liệu: Sợi chọn loại Mat sợi cắt ngắn (250, 300, 450, 600 g/m2) Hàn Quốc loại mat cắt ngắn CSM gồm sợi cắt ngắn tẩm plastic, không xoắn, phân bố ngẫu nhiên, ép lại cuộn thành cuộn dài để đảm bảo chịu lực theo hướng không gian, giá thành rẻ, sợi cắt ngắn theo chiều dài khoảng 5mm sản xuất đơn nên sợi cắt thủ công kéo áp dụng sản xuất với số lượng lớn ta sử dụng máy cắt (giảm bớt sức lao động, hạn chế độc hại cắt sợi) Nhựa loại nhựa polyester chưa no (nhựa 9509 Malaisia), loại nhựa đa dụng dùng phổ biến nhất, chịu thời tiết, hóa chất nhẹ (nồng độ