Giáo trình đúc trong cơ khí đại cương

Thực chất Lòng khuôn Kim loại lỏng Khuôn đúc Sau khi đông đặc Là P 2 chế tạo phôi : Nấu chảy KLoại Hợp Kim  Rót vào khuôn đúc có hình dáng k/t của vật vần đúc  Đông đặc  Vật đú

4.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI

4.1.1 Thực chất

Lòng khuôn

Kim loại lỏng

Khuôn đúc

Sau khi đông đặc

Là P 2 chế tạo phôi : Nấu chảy KLoại (Hợp Kim)  Rót vào

khuôn đúc (có hình dáng k/t của vật vần đúc)  Đông đặc 

Vật đúc (hình dạng giống như lòng khuôn đúc)

4.1.2 Đặc điểm

 Đúc được từ các loại vật liệu khác nhau:

Các loại hợp kim, v.v

Khối lượng Vật đúc: gam  hàng trăm tấn

Tốn KL cho hệ thống rót

 Có thể chế tạo được Vật đúc có hình dạng, kích

thước phức tạp: Thân máy công cụ Vỏ động cơ

mà các phương pháp khác khó khăn hoặc không

thực hiện được

Có nhiều khuyết tật ( thiếu hụt, rỗ khí…)

Đúc được nhiều lớp KL khác nhau trong vật đúc Khó khăn trong việc kiểm tra khuyết tật bên

trong vật đúc

Giá thành rẻ, sản xuất linh hoạt, năng suất cao

4.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI

4.1.3 Phân loại

Chỉ tiêu: vật liệu làm khuôn

Chỉ tiêu: phương pháp đúc

Nửa khuôn trên

Nửa khuôn dưới

Đường dẫn

Lọc xỉ

C ác bộ phận cơ bản của khuôn đúc (Khuôn cát)

4.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC

Chế tạo bộ mẫu

Chế tạo hỗn hợp làm khuôn

Làm khuôn

(Sấy khuôn)

Chế tạo hỗn hợp làm thao

Làm thao (lõi)

(Sấy thao (lõi))

Nấu kim loại (Hợp kim) RÓT

Lắp Khuôn và Thao

Dỡ khuôn 

a) Chi tiết cần chế

tạo

b) Bản vẽ đúc

c) Bản vẽ mẫu

Đậu hơi Hệ thống rót

Mô hình trên

máy quét Laser

Thiết kế khuôn/ nửa khuôn

•Hướng rút khuôn

•Đường & mặt phân khuôn

•Góc rút khuôn, độ co ngót

•Yêu cầu về độ chính xác khuôn

•Định vị các mảnh khuôn với nhau

Khả năng thực hiên

•Điều kiện nhà xưởng

•Tính toán thời gian

•Tính toán chi phí sản xuất

Nấu chảy kim loại

Lò cao

4.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC

Lò hồ quang điện

Nấu chảy kim loại

Lò cảm ứng Lò điện trở

Nấu chảy kim loại

4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC

4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát

4.4.1.1 Bộ mẫu và hộp lõi

a) Vật liệu làm mẫu và hộp lõi

 Gồm: mẫu, tấm mẫu, mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót

 Mẫu: Dùng để tạo ra lòng khuôn, mẫu thường có hình dáng giống mặt ngoài của vật đúc

 Tấm mẫu: Dùng để kẹp mẫu khi làm khuôn

 Mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót để tạo ra những bộ phận này trong khuôn

 Hộp lõi dùng để chế tạo lõi Lõi để tạo ra hình dạng bên trong

 Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi phải đạt các yêu cầu:

 Rẻ tiền và dễ gia công

 Vật liệu thường dùng: Gỗ, KL, thạch cao, xi măng, chất dẻo,…

Là điền đầy kim loại lỏng vào khuôn làm bằng cát

co dãn dưới áp lực

khi kim loại co

Tính điền đầy Tính ổn định hóa nhiệt Tính thông khí

Tính chống ẩm

• đặc trưng cho khả năng in hình rõ nét

của mẫu, hộp lõi

4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC

4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát

Các vật liệu làm khuôn và lõi ( green sand)

thành phần cơ bản gồm:

• Chất kết dính: đất sét, dầu, keo hữu cơ(HF,UF)

•Chất phụ gia

•Chất sơn khuôn Độ hạt 75 and 150 micrometres

4.4.2: công nghệ đúc khác

Đúc khuôn kim loại ( permanent mold casting )

Đúc áp lực ( pressure casting )

Đúc khuôn mẫu chảy ( investment casting )

Đúc trong khuôn vỏ mỏng ( shell mold casting )

Đúc ly tâm ( centrifugal casting ) Đúc liên tục ( continous casting )

4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC

Đúc khuôn kim loại

( permanent mold casting )

 Cơ bản giống như khuôn cát nhưng có những đặc điểm

Đúc áp lực ( die casting )

•Ko dùng được lõi cát vì dòng chảy có áp lực lớn 

Hình dạng lỗ hoặc mặt trong phải đơn giản

•Khuôn chóng bị mài mòn do dòng chảy áp lực của

Ứng dụng:………

4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC

Đúc khuôn mẫu chảy ( investment casting )

Là 1 dạng đúc đặc biệt trong khuôn 1 lần Giống như đúc

trong khuôn cát nhưng chỉ khác ở chỗ mẫu là vật liệu dễ

chảy hoặc dễ cháy (sáp, ong, parafin, …)

ĐẶC ĐIỂM

•Độ chính xác cao so với đúc cát (0,1/25mm)

• Thường đúc các chi tiết nhỏ (3g- 5kg)

•Bề mặt chi tiết nhẵn, không có bavia của mặt phân khuôn

Đúc liên tục

(continous casting )

Continuous casting 1: Ladle 2: Stopper 3: Tundish 4: Shroud

5: Mold 6: Roll support 7: Turning zone 8: Shroud 9: Bath

level 10: Meniscus 11: Withdrawal unit 12: Slab

A: Liquid metal B: Solidified metal C: Slag D: Water-cooled

copper plates E: Refractory

 Là QT rót KL lỏng liên tục vào khuôn KL Vật

đúc đông đặc liên tục và SP được lấy ra liên tục

Sử dung trong các nhà máy luyện kim

kết hợp hệ thống cán kéo kim loại ở đầu ra

(12) để sản xuất các dạng phôi thanh, tấm

4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC

Đúc ly tâm ( centrifugal casting )

ĐẶC ĐIỂM

•Trong đúc ly tâm, sử dụng loại khuôn vĩnh cửu

quay với tốc độ từ 300 đến 3000 v/ph

•Đúc ly tâm có thể đứng hoặc ngang, máy nằm

ngang thì thích hợp hơn cho chi tiết hình trụ dài,

mỏng , máy đứng thích hợp cho chi tiết dang

Đúc trong khuôn vỏ mỏng

( shell mold casting )

Là QT đúc trong khuôn cát đặc biệt (gồm cát và

mm

Đặc điểm:

Đúc được các loại vật liêu như : gang, hk nhôm, đồng

Khối lượng từ 30g cho đến 45-90kg

4.5.1 tính đúc của hợp kim

a Tính chảy loãng

 Thể hiện mức độ lỏng hoặc sệt của HK lỏng

 Tính chảy loãng càng cao thì KL lỏng điền đầy khuôn càng tốt, vật đúc nhận được càng rõ nét và chính xác

Tính chảy loãng phụ thuộc vào:

4.5 ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM

4.5.1 tính đúc của hợp kim

b Tính co

 Là sự giảm thể tích khi kết tinh và khi làm nguội

 HK nào có độ co ngót lớn thì khuôn đúc phải có đậu ngót và kết cấu

vật đúc hợp lý

Kim loại/hợp kim Độ co thể tích Kim loại/hợp kim Độ co thể tích

Aluminum Al–4.5%Cu Al–12%Si Carbon steel 1% carbon steel Copper

6.6 6.3 3.8 2.5–3

4 4.9

70%Cu–30%Zn 90%Cu–10%Al Gray iron Magnesium White iron

Zinc

4.5

4 Expansion to 2.5 4.2

4–5.5 6.5

4.5.1 tính đúc của hợp kim

c Tính thiên tích

 Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc và trong nội bộ hạt 

Ảnh hưởng đến cơ tính của vật đúc

 Thiên tích vùng: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc

 Thiên tích hạt: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong nội bộ hạt, tâm chứa KL khó

chảy, xung quanh chứa tạp chất và KL dễ chảy

 Sự thiên tích này làm cho cơ, lý, hòa tính ko đồng bộ

d Tính hòa tan khí

 Là sự xâm nhập của các chất khí trong môi trường vào HK đúc khi

nấu, rót và kết tinh tạo ra oxit KL  Cơ tính kém đi

 Các khí hòa tan: O2, H2, N, CO, CO2, H2O,

 Khí hòa tan vào trong KL tạo rỗ khí, tạo nên cacbit KL, nitơrit KL  KL

dòn

Lò nấu gang:

 Lò đứng (hay dùng); Lò ngọn lửa; Lò điện hồ quang

 Người ta hay dùng gang xám để đúc

 Khuôn cần có tính bền nhiệt cao, tính lún tốt, tính thông khí tốt

 Thường đúc trong khuôn cát, khuôn mẫu chảy và khuôn vỏ mỏng

 Độ chảy loãng cao  Dễ đúc

 Co lớn:  = 2  3%  Khó đúc, dễ bị thiếu hụt, cong vênh

 Tính thiên tích lớn vì trong Cu và Al có các ng/tố khác nặng hơn

 Chủ yếu đúc trong khuôn KL và đúc dưới áp lực