Những vấn đề chung về sản xuất đúc

Mở đầu: Những khái niệm chung Những khái niệm về sản phẩm + Sản phẩm: là khái niệm quy ước chỉ 1 vật phẩm được chế tạo ở giai đoạn cuối cùng của một quá trình sản xuất và được sử dụng ngay. + Chi tiết máy: là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật (không thể chia tách nhỏ nữa bánh răng, vít, trục…) + Bộ phận máy (cụm máy): gồm một số chi tiết liên kết với nhau theo những nguyên lý và quy luật nhất định nhưng chưa hoạt động độc lập được. Những khái niệm về phôi + Phôi: là khái niệm quy ước chỉ 1 sản phẩm được tạo ra từ quá trình này chuyển sang quá trình sản xuất khác – bán thành phẩm

BÀI GIẢNG SỐ 1 (Dùng cho 02 tiết) NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ SẢN XUẤT ĐÚC Mở đầu: Những khái niệm chung * Những khái niệm về sản phẩm + Sản phẩm: là khái niệm quy ước chỉ 1 vật phẩm được chế tạo ở giai đoạn cuối cùng của một quá trình sản xuất và được sử dụng ngay. + Chi tiết máy: là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật (không thể chia tách nhỏ nữa - bánh răng, vít, trục…) + Bộ phận máy (cụm máy): gồm một số chi tiết liên kết với nhau theo những nguyên lý và quy luật nhất định nhưng chưa hoạt động độc lập được. Hình 1: Chi tiết máy & cụm chi tiết máy * Những khái niệm về phôi + Phôi: là khái niệm quy ước chỉ 1 sản phẩm được tạo ra từ quá trình này chuyển sang quá trình sản xuất khác – bán thành phẩm (hình 2). + Đặc trưng của phôi: - Được tạo ra từ quá trình này chuyển sang quá trình sản xuất khác – bán thành phẩm. - Phôi có độ nhẵn, độ chính xác kém, kích thước lớn hơn kích thước chi tiết (bao gồm tổng lượng dư gia công) - Nguyên tắc cơ bản để chọn phôi là căn cứ vào hệ số sử dụng vật liệu Hình 2: Sơ đồ quá trình gia công cơ khí 1.1. Những vấn đề chung về phương pháp đúc 1.1.1. Khái niệm đúc Đúc là một phương pháp chế tạo chi tiết bằng cách rót kim loại lỏng vào lòng khuôn đúc, hình dáng của hốc khuôn giống hệt hình dáng của chi tiết cần chế tạo. Kim loại đông đặc tạo thành vật đúc. Khuôn đúc: khuôn đá, khuôn đất sét, khuôn cát, khuôn gốm, khuôn kim loại,…. * Quy trình đúc trong khuôn cát như sau: Hình 3: Quy trình đúc trong khuôn cát * Sản phẩm đúc: - Đúc sản phẩm cơ khí bằng kim loại - Đúc sản phẩm mỹ nghệ trong khuôn thạch cao - Đúc nhựa dưới áp lực Trong sản suất đúc, vật đúc được phân chia theo khối lượng bao gồm:nhỏ, trung bình, lớn + Vật đúc nhỏ  100 kg + Vật đúc trung bình: 100  150 kg + Vật đúc lớn > 500 kg * Tính chất sản xuất: + Đơn chiếc : 1  50 vật đúc/năm + Hàng loạt : nhỏ : 50  100 vật đúc/năm vừa : 100  1000 vật đúc/năm lớn : 1000  10.000 vật đúc/năm hàng khối : > 10.000 vật đúc/năm + Sản xuất:   50 mm  Đơn chiếc   30 mm  Hàng loạt   20 mm  Hàng khối * Phân loại đúc: Hình 4: Phân loại công nghệ đúc * Khả năng công nghệ của các công nghệ đúc: Thông số Khuôn cát Đúc chính xác Đúc ly tâm Đúc áp lực Khối lượng lớn nhất <100 tấn < 40 kg < 200 kg < 10 kg Kích thước lớn nhất < 20 m < 0,5 m < 0,8 m < 0,5 m Chiều dày mỏng nhất > 5 mm > 1 mm > 4mm > 1,5 mm Kích thước lỗ nhỏ nhất > 8 mm > 4 mm > 6 mm > 2 mm Dung sai kích thước >0,6mm >0,1mm >0,4mm >0,05mm Độ nhám bề mặt > 12 m > 4 m > 6 m > 2 m 1.2.2. Sự kết tinh kim loại khi đúc a. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết tinh của vật đúc - Tính chất nhiệt của kim loại và hợp kim: nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ rót, độ quá nhiệt. - Tính chất vật lý của khuôn: vật liệu làm khuôn (cát, đất sét, gang, thép, đồng,…) khuôn khô hoặc tươi, nhiệt độ của khuôn khi rót, phương pháp làm nguội… - Công nghệ đúc: phương pháp làm khuôn (bằng tay, bằng máy, đúc đặc biệt,…) phương pháp rót (trực tiếp, xiphong, rung, đúc ly tâm, áp lực,…). b. Sự hình thành vật đúc trong khuôn (4 giai đoạn) - Giai đoạn 1: điền đầy kim loại lỏng + Yêu cầu: điền nhanh, liên tục - Giai đoạn 2: hạ nhiệt độ từ nhiệt độ rót đến nhiệt kết tinh + Kim loại lỏng xuất hiện pha rắn – mầm kết tinh + Mầm lớn lên, xuất hiện nhiều mầm khác tạo lớp kim loại rắn + Vùng kết tinh theo hướng tản nhiệt vuông góc với thành khuôn + Đáy và thành đông đặc trước - Giai đoạn 3: kết tinh và đông đặc + Khoảng nhiệt kết tinh: tính từ điểm lỏng đến điểm đặc + Hướng tản nhiệt: từ dưới lên, từ ngoài vào + Quá trình đông đặc ảnh hưởng đến tổ chức vật đúc  Đông đặc theo lớp: + Xảy ra đối với kim loại nguyên chất, hợp kim cùng tinh, hoặc hợp kim có khoảng nhiệt độ kết tinh hẹp. + Đồ thị thể hiện nhiệt độ tăng từ thành khuôn. + Tốc độ truyền nhiệt giảm từ ngoài vào trong vật đúc. Hình 5: Sự đông đặc theo lớp  Đông đặc theo thể tích + Xảy ra đối với kim loại có khoảng nhiệt độ kết tinh lớn Hình 6: Sự đông đặc theo thể tích - Giai đoạn 4: Nguội trong khuôn + Kết thúc quá trình kết tinh là thời điểm chuyển biến pha của từng hợp kim đúc tương ứng với các khoảng nhiệt. + Tốc độ chuyển biến pha phụ thuộc vào kết cấu công nghệ vật đúc, … + Nguội ngoài khuôn thường có tốc độ nguội lớn nên dễ sinh ứng suất dư, hóa bền bề mặt, nứt nẻ vật đúc. 1.2.3. Tổ chức của vật đúc + Vùng 1: vỏ, hạt nhỏ, có độ bền và độ cứng cao + Vùng 2: tinh thể dài hình nhánh cây theo hướng của vecto tản nhiệt, vuông góc và xuyên tâm. + Vùng 3: giữa thỏi đúc có hạt to, đều trục, đẳng hướng. + Vùng 4: phần đầu gù đúc, phần lõm co. Tổ chức vật đúc phụ thuộc vào kết cấu, phương pháp và công nghệ đúc. Hình 7: Tổ chức vật đúc 1.2.4. Sự hình thành khuyết tật vật đúc a. Lõm co + Đây là co về thể tích, xuất hiện ở vùng đông đặc cuối cùng + Vùng này thường lẫn xỉ, tạp chất, nhiệt độ chảy thấp + Dùng đậu ngót đủ lớn để bù ngót Hình 8: Vị trí lõm co trên vật đúc b. Rỗ co + Khi kết tinh, do các tinh thể dạng nhánh cây bao bọc phần kim loại lỏng, khi đông đặc hoàn toàn đã không được bù ngót. + Sự co thể tích tạo nên các lỗ rỗng, cũng gọi là lõm co, gây nên tập trung ứng suất. Hình 9: Vị trí rỗ co trên vật đúc c. Rỗ khí + Kim loại lỏng hòa tan khí, khi kết tinh tạo bọt khí, hình thành rỗ khí. d. Thiên tích + Kim loại kết tinh tạo thiên tích vùng, thiên tích hạt, thiên tích nhánh cây gây ra sự không đồng đều về tổ chức, thành phần, độ hạt trong từng vùng. e. Ứng suất dư + Ứng suất dư sinh ra do kết cấu công nghệ không hợp lý, nguội không đồng đều + Ứng suất dư là tổng của ứng suất nhiệt, chuyển biến pha, tác động cơ học  dư =  nhiệt +  pha +  cơ 1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng vật đúc a. Hợp kim đúc + Vật liệu khác nhau về tính chất nên chất lượng vật đúc khác nhau. + Dựa vào tính đúc vật liệu mà chọn biện pháp công nghệ hợp lý. b. Loại khuôn + Khuôn cát dẫn nhiệt kém nên kim loại nguội chậm tạo ra hạt lớn. Bề mặt xù xì và dính cát nên chất lượng bề mặt vật đúc kém + Khuôn kim loại dẫn nhiệt tốt nên tổ chức vật đúc nhỏ, tăng cơ tính. Bề mặt nhẵn bóng nên cũng đảm bảo chất lượng bề mặt vật đúc. Nhưng do nguội nhanh nên dễ bị nứt nẻ, vỏ bị cứng. c. Phương pháp làm khuôn Khuôn cát làm bằng tay nên chất lượng vật đúc kém khuôn làm bằng kim máy d. Công nghệ đúc - Công nghệ hợp lý sẽ giảm khuyết tật - Các công nghệ gồm: + Công nghệ nấu chảy hợp kim (nhiệt độ, thành phần, khử tạp chất,…) + Công nghệ chế tạo khuôn và lõi (tay, máy, sấy khuôn,…) + Công nghệ rót (rót có rung lắc, tác động cơ học,…) 1.2.6. Tình hình sản xuất đúc trên thế giới và VN 1/ Khuôn cát tươi; 2/ Khuôn cát khô; 3/ Khuôn cát tự rắn; 4/ Khuôn kim loại; 5/ Khuôn đúc đặc biệt khác. Hình 10: Tỷ lệ % của các công nghệ đúc * Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ đúc: - Giao thông vận tải: ô tô, hàng không, đường sắt, đóng tàu - Thiết bị công nghiệp nặng: kết cấu, … - Dụng cụ máy móc: máy, khuôn nhựa, khuôn rèn, khuôn ép, khuôn dập - Phụ trợ: hóa học, dầu khí, giấy, đường, - Quốc Phòng: xe vận chuyển, pháo, đạn, kho chứa, trang thiết bị - Thiết bị điện: động cơ, bơm, máy nén khí - Dụng cụ gia đình: thiết bị trong bếp, làm vườn, nội thất, … - Nghệ thuật: điêu khắc, tượng, nữ trang, .  10 0 kg + Vật đúc trung bình: 10 0  15 0 kg + Vật đúc lớn > 500 kg * Tính chất sản xuất: + Đơn chiếc : 1  50 vật đúc/năm + Hàng loạt : nhỏ : 50  10 0 vật đúc/năm vừa : 10 0  10 00. tắc cơ bản để chọn phôi là căn cứ vào hệ số sử dụng vật liệu Hình 2: Sơ đồ quá trình gia công cơ khí 1. 1. Những vấn đề chung về phương pháp đúc 1. 1 .1. Khái niệm đúc Đúc là một phương pháp. BÀI GIẢNG SỐ 1 (Dùng cho 02 tiết) NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ SẢN XUẤT ĐÚC Mở đầu: Những khái niệm chung * Những khái niệm về sản phẩm + Sản phẩm: là khái niệm quy ước chỉ 1 vật phẩm