Đặt vấn đề: 1. Đúc trong khuôn kim loại 2. Đúc áp lực 3. Đúc ly tâm 4. Đúc liên tục 5. Đúc trong khuôn mẫu chảy 6. Đúc trong khuôn vỏ mỏng 7. Một số PP khác: khuôn cát nhựa, công nghệ đúc Furan (Nhật)…
BÀI GIẢNG SỐ 05 (Dùng cho 02 tiết ) 1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÚC ĐẶC BIỆT 1.5. Các phƣơng pháp đúc đặc biệt Đặt vấn đề: 1. Đúc trong khuôn kim loại 2. Đúc áp lực 3. Đúc ly tâm 4. Đúc liên tục 5. Đúc trong khuôn mẫu chảy 6. Đúc trong khuôn vỏ mỏng 7. Một số PP khác: khuôn cát nhựa, công nghệ đúc Furan (Nhật)… 1.5.1. Đúc trong khuôn kim loại 1. Khái niệm Đúc trong khuôn kim loại là rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kim loại. Kim loại đông đặc tạo hình sản phẩm đúc. 2. Đặc điểm * Ƣu điểm: + Năng suất cao: khuôn có thể dùng được nhiều lần (hàng trăm đến hàng vạn lần) tùy thuộc vào kim loại đúc. + Chất lượng vật đúc tốt: cơ tính cao, độ chính xác (cấp 7 - 9) và nhẵn bóng bề mặt tốt, lượng dư gia công nhỏ. + Tính kinh tế: Tiết kiệm kim loại vật liệu làm khuôn, diện tích nhà xưởng và thời gian gia công cơ (thích hợp cho SX hàng loạt lớn, hàng khối). + Dễ CKH-TĐH (do độ bền khuôn cao) * Nhƣợc điểm: + Giá thành khuôn đắt nên chỉ thích hợp cho sản xuất hàng loạt, hàng khối. + Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên giảm khả năng điền đầy lòng khuôn nên khó đúc các VĐ phức tạp và có thành mỏng. Dễ gây biến trắng ở gang và gây nứt cho VĐ. + Thông hơi kém nên dễ gây khuyết tật rỗ khí. 3. Chi tiết đúc trong khuôn kim loại + Hình dạng chi tiết càng đơn giản càng tốt để dễ làm khuôn và ruột kim loại. + Chiều dày thành tối thiểu đối với VĐ thép là 10mm,VĐ gang dễ bị biến trắng cần phải dày hơn (nếu sơn cách nhiệt và nung nóng khuôn có thể dày đến 15mm), VĐ là hợp kim đồng có thể mỏng hơn đến 2-3mm. + Đảm bảo điều kiện đông đặc có hướng cho VĐ. + Nút nhiệt nên bố trí ở gần mặt phân khuôn hoặc ruột để dễ bố trí đậu ngót. + Thay đổi kết cấu để dễ làm ruột khi đúc trong khuôn kim loại. + Đảm bảo góc nghiêng và bán kính lượn để dễ lấy VĐ. 4. Quá trình công nghệ đúc trong khuôn kim loại a) Làm sạch bề mặt lòng khuôn lõi (sau mỗi lần đúc) b) Sấy khuôn đến nhiệt độ nhất định để hạn chế sự giảm nhiệt độ nhanh của kim loại lỏng làm ảnh hưởng đến tính chảy loãng c) Sơn bề mặt khuôn, lõi một lớp sơn đệm chịu nhiệt, chiều dày lớp sơn đến 2mm, chỉ sơn 1 - 2 lần trong một ca. d) Sơn phủ trên lớp sơn đệm một lớp sơn áo bằng dầu mazut, dầu hoả hoặc dầu thực vật; khi rót kim loại lỏng vào khuôn, lớp sơn này sẽ cháy tạo nên màng khí ngăn cách kim loại lỏng và bề mặt khuôn, do đó nâng cao tính chịu nhiệt của khuôn. e) Lắp khuôn và rót kim loại vào khuôn. f) Để nguội vật đúc trong khuôn một thời gian nhất định rồi dỡ khuôn. 1.5.2. Đúc trong khuôn mẫu chảy 1. Khái niệm Đúc trong khuôn mẫu chảy thực chất là đúc trong khuôn cát nhưng mẫu được làm bằng vật liệu dễ chảy. 2. Đặc điểm + Ƣu điểm - Có thể đúc được những vật đúc rất phức tạp. - Độ chính xác và độ bóng bề mặt vật đúc rất cao vì: độ chính xác của mẫu chảy lớn, không có mặt phân khuôn nên không có sự sai lệch khuôn và khuyết tật do lắp ráp khuôn gây ra, không có nguyên công rút mẫu nên giảm được sai số do việc rút mẫu, rót kim loại lỏng vào khuôn đã được nung nóng nên giảm ứng suất nhiệt do đó vật đúc ít bị nứt, cong vênh. + Nhƣợc điểm Cường độ lao động cao, chu trình sản xuất dài, giá thành chế tạo khuôn cao. Hình 1. Quá trình đúc trong khuôn mẫu chảy 3. Quy trình công nghệ đúc trong khuôn mẫu chảy + Chế tạo vật liệu dễ chảy: Vật liệu dễ chảy bao gồm nhựa thông, sáp, paraphin, stêarin. Nhiệt độ chảy của vật liệu dễ chảy thường là 50 – 90C. Yêu cầu vật liệu dễ chảy không được mềm ra ở nhiệt độ dưới 30 - 35C, đồng thời phải có tính chảy loãng tốt để điền đầy khuôn ép. + Chế tạo mẫu chảy: Ép vật liệu dễ chảy vào khuôn ép với áp suất khoảng 2at. Để nguội cho mẫu đông đặc rồi mở khuôn ép, lấy mẫu và sửa mẫu. + Chế tạo cụm mẫu: nhằm tăng năng xuất + Chế tạo khuôn: phun sơn cách nhiệt, đổ cát, đầm chặt, sấy để thu được khuôn đúc + Sấy khuôn: để mẫu chảy còn sót lại chảy ra ngoài + Rót kim loại: nấu chảy kim loại, rót kim loại vào khuôn, dỡ khuôn & làm sạch. 1.5.3. Đúc áp lực 1. Khái niệm Thực chất của quá trình đúc dưới áp lực là ép kim loại lỏng vào khuôn kim loại với áp lực đến hàng trăm átmôtphe. 2. Đặc điểm + Ƣu điểm - Vật đúc có độ chính xác và độ bóng cao (0,01mm). - Bề mặt bên trong của vật đúc cũng có độ bóng cao do dùng lõi kim loại mà không dùng được lõi cát. - Đúc được những vật mỏng (chiều dày > 0,3mm) và đúc được vật phức tạp (đúc được lỗ có đường kính 1,5 - 3mm) do kim loại lỏng được ép vào khuôn nên có khả năng điền dầy tốt. - Do đúc trong khuôn kim loại nên vật đúc nguội nhanh, cơ tính tốt. - Năng suất rất cao (100 -200 vật đúc/giờ). + Nhƣợc điểm - Không dùng được lõi cát nên không tạo được các VĐ phức tạp - Mòn khuôn do nhiệt độ và áp lực cao - Giá thành cao Hình 2. Nguyên lý quá trình đúc áp lực 3. Kết cấu khuôn và vật liệu làm khuôn + Kết cấu khuôn: tương tự như đúc trong khuôn kim loại + Khi thiết kế khuôn cần chú ý những điểm sau: - Sự phân bố VĐ trong khuôn - Đảm bảo dễ lấy VĐ ra khỏi khuôn - Đảm bảo điều kiện điền đầy lòng khuôn - Đảm bảo điều kiện co ngót của khuôn - Đảm bảo điều kiện thoát khí - Đảm bảo điều kiện gia công khuôn + Vật liệu làm khuôn: Vật liệu làm khuôn phải đảm bảo điều kiện gì? (Cơ tính, tính chịu nhiệt, chịu mài mòn, bền nhiệt…) 4. Máy đúc áp lực Máy đúc áp lực thấp có áp suất ép khoảng 6 – 75 at Máy đúc áp lực cao có áp suất ép khoảng 100 – 200 at 1.5.4. Đúc ly tâm 1. Khái niệm Đúc ly tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loại lỏng được phân bố đều theo bề mặt bên trong của khuôn hoặc điền đầy lỏng khuôn để tạo thành vật đúc. Hình 3. Nguyên lý quá trình đúc ly tâm 2. Đặc điểm + Ƣu điểm - Đúc được những chi tiết hình tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi, do đó tiết kiệm được vật liệu và công làm lõi. - Không cần dùng hệ thống rót nên tiết kiệm được kim loại. - Do tác dụng của lực ly tâm nên kim loại điền đầy vào khuôn tốt, có thể đúc được vật thành mỏng, vật có đường gân hoặc hình nổi mỏng. - Vật đúc sạch do tạp chất, xỉ vỡ phi kim nhẹ có lực ly tâm bé nên không bị lẫn vào kim loại vật đúc. - Tổ chức kim loại mịn chặt, không bị rỗ co, rỗ khí do đông đặc dưới tác dụng của lực ly tâm. + Nhƣợc điểm - Chỉ thích ứng cho vật tròn xoay rỗng. - Khuôn đúc cần có độ bền cao vì làm việc ở nhiệt độ cao, chịu tác dụng của lực ly tâm, sức ép của kim loại lỏng lên thành khuôn lớn. - Khó nhận được đường kính lỗ bên trong vật đúc chính xác vì khó định được lượng kim loại rót vào khuôn chính xác. - Chất lượng bề mặt trong vật đúc kém (đối với vật đúc tròn xoay) vì chứa nhiều tạp chất và xỉ. - Khuôn quay với tốc độ cao nên cần phải cân bằng và kín, điều này khó đạt được chính xác. 3. Khuôn đúc ly tâm + Khuôn đúc ly tâm làm việc trong điều kiện rất khó khăn (nhiệt độ cao thay đổi, chịu áp lực của kim loại lỏng và lực ly tâm…). Vì thế, yêu cầu VL làm khuôn cần có cơ tính cao. Thường dùng gang, hợp kim, thép C và thép hợp kim để làm khuôn đúc ly tâm. + Để tăng tính thoát khí, vật đúc nguội chậm và khi đúc vật định hình có thể làm vỏ khuôn bằng kim loại còn phần bên trong bằng cát khuôn, đất sét, thạch cao. Để lấy vật đúc khỏi khuôn, dùng chốt đẩy; để làm nguội khuôn cần đặt một hệ thống tưới nước. 1.5.5. Đúc liên tục 1. Khái niệm Đúc liên tục là quá trình rót kim loại lỏng đều và liên tục vào một khuôn bằng kim loại, xung quanh hoặc bên trong khuôn có nước lưu thông làm nguội (còn gọi là bình kết tinh). Nhờ truyền nhiệt nhanh nên kim loại lỏng sau khi rót vào khuôn được kết tinh ngay. Vật đúc được kéo liên tục ra khỏi khuôn bằng những cơ cấu đặc biệt (như con lăn, bàn kéo ). 2. Đặc điểm + Ƣu điểm - Đúc được các loại ống, thỏi và các dạng định hình khác có tiết diện không đổi và chiều dài không hạn chế; đúc được tấm kim loại thay cho cán. - Kim loại đông đặc dần dần từ phía dưới lên trên và được bổ sung liên tục nên không bị rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, ít bị thiên tích; có độ mịn chặt cao, thành phần hoá học đồng nhất và cơ tính cao và chất lượng bề mặt cao. - Năng suất cao, giảm hao phí chế tạo khuôn, không tốn kim loại vào hệ thống rót, phế phẩm ít nên giá thành chế tạo thấp. + Nhƣợc điểm - Tốc độ nguội quá nhanh gây nên ứng suất bên trong lớn, làm cho VĐ dễ bị nứt . - Không đúc được các vật đúc phức tạp, VĐ có tiết diện thay đổi. 3. Công nghệ đúc liên tục a) Đúc ống và thanh liên tục b) Đúc tấm liên tục . BÀI GIẢNG SỐ 05 (Dùng cho 02 tiết ) 1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÚC ĐẶC BIỆT 1.5. Các phƣơng pháp đúc đặc. Đúc ly tâm 4. Đúc liên tục 5. Đúc trong khuôn mẫu chảy 6. Đúc trong khuôn vỏ mỏng 7. Một số PP khác: khuôn cát nhựa, công nghệ đúc Furan (Nhật)… 1.5.1. Đúc trong khuôn kim loại 1. Khái. lệch khuôn và khuyết tật do lắp ráp khuôn gây ra, không có nguyên công rút mẫu nên giảm được sai số do việc rút mẫu, rót kim loại lỏng vào khuôn đã được nung nóng nên giảm ứng suất nhiệt do đó