bài tập lớn môn Đúc đại học Công nghiệp

Khai Niem ve phuong phap duc Là công nghệ có từ cổ xưa, đúc thông thường được thực hiện với các khuôn cát. Đúc đặc biệt Là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc. Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác. Đúc trong khuôn kim loại Ưu điểm: Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường mà không chịu bất kỳ tác động nào khác. Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do nó có các đặc điểm sau đây: • Khuôn được sử dụng nhiều lần; • Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm khối lượng gia công cơ khí; • Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn kim loại. • Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc. • Nâng cao năng suất lao động. • Tiết kiệm diện tích nhà xưởng do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn và quá trình làm khuôn. • Giảm giá thành sản phẩm. • Dễ cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt. Nhược điểm: Chế tạo khuôn kim loại phức tạp và đắt tiền; độ bền khuôn hạn chế khi đúc thép, khó đúc những vật thành mỏng và hình dáng phức tạp; vật đúc có ứng suất lớn do khuôn kim loại cản co mạnh; vật đúc gang dễ bị biến trắng; quy trình đúc phải chặt chẽ. Tuy có những đặc điểm trên nhưng công nghệ đúc trong khuôn kim loại vẫn được sử dụng rộng rãi để đúc gang, hợp kim và kim loại màu trong sản xuất hàng loạt và loạt lớn bởi vì có những chi tiết không thể chế tạo được nếu không sử dụng khuôn kim loại, ví dụ các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ bền cao trong động cơ. Đúc phôi thép • Thiết bị đúc khuôn Thiết bị đúc khuôn thường được chia thành đúc trên và đúc dưới, đúc thép lắng và thép sôi. • o Đúc trên: Rót vào từ đầu thỏi. o Đúc dưới:  Ưu điểm: Rót vào ống từ các cống rót dâng lên từng thỏi từ phía dưới. Như vậy với đúc dưới, một lầm rót có thể rót được nhiều thỏi, năng suất và chất lượng bề mặt thỏi tốt hơn nhiều do mặt nước thép dâng lên bìh ổn không bắn toé như rót từ trên, khí, tạp chất và xỉ đều có điều kiện nổi lên trên tốt hơn, che chắn chống tái ô xy hoá cũng thuận tiện.  Nhược điểm: Thiết bị trên đĩa đúc, ống rót trung tâm phức tạp hơn, tiên tốn thêm vật liệu chịu lửa và lượng thép ở ống rót và cống rót, giảm suất thu hồi kim loại. • Thùng rót Tác dụng của thùng rót hay còn gọi là thùng chứa ngoài tác dụng chứa đựng nước thép đến nơi đúc ra còn làm nhiệm vụ cuối cùng tiến thêm một bước nữa là khử ô xy, khử S, đồng đều nhiệt độ, thành phần nước thép, lắng nước thép một thời gian để khử khí, tạp chất và xỉ nổi lên tách ra khỏi nước thép, làm sạch cải thiện đáng kể lượng thép. Cũng chính lợi dụng thời gian nước thép lắng trong thùng dài hay ngắn, kích thước lỗ rót mà điều chỉnh nhiệt độ, tốc độ rót đúc hợp lý. Khi mà những năm gần đây phương pháp tinh luyện ngoài lò phát triển mạnh mẽ thì thùng rót kiêm luôn một thiết bị (lò luyện) quan trọng trong việc tinh luyện. • Khuôn đúc Khuôn đúc là thiết bị tạo hình cho nước thép đông đặc khi rót nước thép vào tạo thành thỏi thép. Trong sản xuất, khuôn đúc là phần hao tổn có tính thay đổi, có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thép và là một chỉ tiêu hạch toán kinh tế. Cho nên thiết kế cần chính xác, sử dụng và duy tu bảo dưỡng chuẩn xác có ý nghĩa rất quan trọng. • o Vật liệu làm khuôn: Vật liệu làm khuôn thường sử dụng gang có tính dẫn nhiệt tốt, chắc chắn và rẻ. Do tính chất của việc đúc thép rất khắc nghiệt, đều kiện làm việc của khuôn thép mang tính chu kỳ: gia nhiệt, làm nguội, tức là giãn nở, co ngót nên khuôn đúc dễ bị hỏng bởi nứt hoặc chóc. Tuổi thọ khuôn đúc phần lớn được quyết định bởi thành phần hoá học Để nâng cao tính đúc cần duy trì một hàm lượng các bon tương đối cao: Thường khoảng 3,2 -4,0%, Si líc (Si) chọn theo yêu cầu của tổ chức: thường khoảng 1,2 - 2,2 %. Hiện tượng tróc khuôn tăng theo hàm lượng Si tăng, nhưng nứt thì ngược lại. "test" Công nghệ khuôn khô :Trong công nghệ khuôn khô thì nếu như khuôn tươi được đem sấy trong lò sấy khoảng 5h trước khi rót cũng được gọi là một loại khuôn khô Thiết bị đúc khuôn thường được chia thành đúc trên và đúc dưới, đúc thép lắng và thép sôi. Đúc trên: Rót vào từ đầu thỏi. Đúc dưới:Ưu điểm: Rót vào ống từ các cống rót dâng lên từng thỏi từ phía dưới. Như vậy với đúc dưới, một lầm rót có thể rót được nhiều thỏi, năng suất và chất lượng bề mặt thỏi tốt hơn nhiều do mặt nước thép dâng lên bìh ổn không bắn toé như rót từ trên, khí, tạp chất và xỉ đều có điều kiện nổi lên trên tốt hơn, che chắn chống tái ô xy hoá cũng thuận tiện. Nhược điểm: Thiết bị trên đĩa đúc, ống rót trung tâm phức tạp hơn, tiên tốn thêm vật liệu chịu lửa và lượng thép ở ống rót và cống rót, giảm suất thu hồi kim loại. THÙNG RÓT Tác dụng của thùng rót hay còn gọi là thùng chứa ngoài tác dụng chứa đựng nước thép đến nơi đúc ra còn làm nhiệm vụ cuối cùng tiến thêm một bước nữa là khử ô xy, khử S, đồng đều nhiệt độ, thành phần nước thép, lắng nước thép một thời gian để khử khí, tạp chất và xỉ nổi lên tách ra khỏi nước thép, làm sạch cải thiện đáng kể lượng thép. Cũng chính lợi dụng thời gian nước thép lắng trong thùng dài hay ngắn, kích thước lỗ rót mà điều chỉnh nhiệt độ, tốc độ rót đúc hợp lý. Khi mà những năm gần đây phương pháp tinh luyện ngoài lò phát triển mạnh mẽ thì thùng rót kiêm luôn một thiết bị (lò luyện) quan trọng trong việc tinh luyện. KHUÔN ĐÚC Khuôn đúc là thiết bị tạo hình cho nước thép đông đặc khi rót nước thép vào tạo thành thỏi thép. Trong sản xuất, khuôn đúc là phần hao tổn có tính thay đổi, có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thép và là một chỉ tiêu hạch toán kinh tế. Cho nên thiết kế cần chính xác, sử dụng và duy tu bảo dưỡng chuẩn xác có ý nghĩa rất quan trọng. Vật liệu làm khuôn: Vật liệu làm khuôn thường sử dụng gang có tính dẫn nhiệt tốt, chắc chắn và rẻ. Do tính chất của việc đúc thép rất khắc nghiệt, đều kiện làm việc của khuôn thép mang tính chu kỳ: gia nhiệt, làm nguội, tức là giãn nở, co ngót nên khuôn đúc dễ bị hỏng bởi nứt hoặc chóc. Tuổi thọ khuôn đúc phần lớn được quyết định bởi thành phần hoá học Để nâng cao tính đúc cần duy trì một hàm lượng các bon tương đối cao: Thường khoảng 3,2 -4,0%, Si líc (Si) chọn theo yêu cầu của tổ chức: thường khoảng 1,2 - 2,2 %. Hiện tượng tróc khuôn tăng theo hàm lượng Si tăng, nhưng nứt thì ngược lại. Ở đây xin giới thiệu với các bạn công nghệ khuôn cát nước thuỷ tinh đóng rắn bằng khí cácboníc. Nước thuỷ tinh hay còn gọi là dung dịch silicat natri được trộn vào cát rồi đem giã khuôn. Sau khi khuôn đã giã xong thì xịt khí cácboníc để khuôn rắn lại. Đó là do phản ứng hoá học giữa silicat natri và khí cácboníc và nước ( phản ứng giữa kiềm và axit) Công nghệ khuôn cát nước thuỷ tinh dễ làm, dễ sử dụng, sản phẩm có độ dôi gia công ít hơn, khuôn rắn chắc đã được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các công ty đúc trên toàn quốc. Chỉ có nhược điểm là vấn đề tái sinh cát là phải lưu ý Công nghệ khuôn mẫu cháy Đây là công nghệ thuộc vào hàng mới hơn so với phương pháp truyền thống. Để đúc 1 sản phẩm, chúng ta cần chế tạo sản phảm đó bằng polyesteron, sau đó cho vào khuôn và đổ cát khô vào, kết hợp với việc hút chân không, khuôn sẽ cứng vững. Khi rót kim loại vào khuôn, mẫu Polyesteron sẽ cháy và kim loại lỏng điền đầy khuôn (Có thể dẽ dàng tham khảo thực tế tại nhà máy Cơ Khí Hà Nội, Viện Công Nghệ 25 Vũ Ngọc Phan) Ngoài ra với công nghệ làm lõi khô và thiêu kết được làm trên máy tự động cho năng suất và hiệu quả cao Công nghệ khuôn cát nhựa Đây là công nghệ mới với cát đã được nhà máy sử lý bao bọc 1 lớp nhựa. Khi sản xuất đem trộn cát với axit formaldehit, sẽ được khuôn cát nhựa đóng rắn nguội, hoặc khuôn cát đem nung nóng sẽ được khuôn cát nhựa đóng rắn nóng Công nghệ Furan Đây là dây chuyền công nghệ mà các công ty Nhật bản ưa chuộng vì cát sẽ được trộn với nhựa Furan và axit, khuôn sẽ đóng rắn rất tốt, sản phẩm có độ nhẵn bóng bề mặt nhưng vấn đè khó khăn là ô nhiễm môi trường làm việc vì mùi nhựa Furan rất độc Các nhà nghiên cứu Ôxtrâylia nghiên cứu nhiều năm trong lĩnh vực luyện kim vừa tạo ra một phát minh đáng ngạc nhiên, có thể làm thay đổi phương thức tạo hình kim loại trên thế giới. Công nghệ Đúc luyện kim Sol-Gel Thuận nghịch Tiên tiến (tính chất của một số gel hóa lỏng, khi chịu các lực dao động như sóng siêu âm hoặc thậm chí chỉ lắc và sau đó rắn trở lại khi đứng yên), tên tiếng Anh là Advanced Thixotropic Metallurgy - ATM, của Cơ quan Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Thịnh vượng chung (Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation, viết tắt là CSIRO) hiện đang ở giai đoạn thử nghiệm cuối cùng và các kết quả dự báo một kỷ nguyên mới của công nghệ đúc áp lực nén ép cao, chất lượng cao. Công nghệ ATM đặc biệt phù hợp với hợp kim nhôm hoặc magiê, có chi phí thấp, đồng thời đạt chất lượng cao trong nhiều ứng dụng chế tạo sản phẩm, từ các chi tiết của ôtô, đến vỏ điện thoại di động, máy tính xách tay và camera. Các công nghệ đúc áp lực nén ép cao truyền thống là cho kim loại nóng chảy vào khuôn đúc tạo hình qua các kênh nhỏ gọi là rãnh dẫn, thường có rãnh dẫn tràn ở bề mặt tháo của khuôn để giảm thiểu/cải thiện độ rỗng (độ xốp) của vật liệu. Theo Barrie Finnin thuộc CSIRO, phương pháp của CSIRO là cách tư duy hoàn toàn mới về thiết kế rãnh dẫn. Phương pháp ngược lại với công nghệ đúc áp lực hiện nay dựa trên cơ sở các lỗ mở rãnh dẫn lớn hơn và đổ khuôn nóng hơn để giảm lỗ rỗng, là "kẻ thù" của máy đúc áp lực. ATM là hệ thống kết hợp nguyên lý dùng nguyên liệu bán đóng rắn (kim loại nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn) và các rãnh dẫn hẹp hơn, có rãnh dẫn tràn nhỏ, giảm được chi phí chế tạo sản phẩm đúc. ông nghệ ATM có nhiều ưu thế: giảm được tỷ lệ hàng phế phẩm, giảm thời gian chế tạo, giảm chi phí nhân công, thiết bị của hệ thống có thể áp dụng cho hầu hết các máy móc hiện nay. Finnin cho biết, hiệu quả của phương pháp ATM là sản phẩm đúc có lỗ rỗng cực kỳ ít và rất ít phế phẩm. Công nghệ đúc ATM là công nghệ mang tính đột phá, đang được CSIRO đăng ký bằng sáng chế. Công nghệ này được gắn với tên gọi "Hệ thống rãnh dẫn mới của Ôxtrâylia". Tác động thương mại của công nghệ ATM của CSIRO sẽ rất lớn, nhờ sự phát triển công cụ thiết kế phần mềm CSIRO cho phép giảm đáng kể chi phí và thời gian đưa ra thị trường. Các ứng dụng sớm của công nghệ đã bị chậm do nhu cầu mô phỏng và lập mô hình bằng máy tính, tốn kém và mất thời gian, cần có kỹ năng chuyên ngành để mô phỏng các hình dạng phức tạp và phân tích dữ liệu. Theo Finnin, trong khoảng thời gian giữa hai lần sửa chữa, các nhà nghiên cứu đã có thể thiết kế hệ thống rãnh dẫn ATM cho vỏ ôtô bằng hợp kim nhôm (ADC12) và thực hiện thử nghiệm tại Hãng Đúc Nissan của Ôxtrâylia chỉ trong có 1 ngày. Jenny Law, Nhà điều phối Nghiên cứu và Phát triển của Hãng Nissan cho biết, thử nghiệm đã rất thành công, các chi tiết đều đạt tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm của Hãng Nissan: kết quả thử nghiệm bằng tia X cho thấy đạt chất lượng tương đương, một số sản phẩm còn vượt trội hơn so với sản phẩm sản xuất bằng phương pháp đúc áp lực nén ép cao thông thường. Công nghệ ATM của CSIRO có các ưu điểm sau: - Giảm diện tích thiết kế, dẫn đến khả năng sử dụng thiết bị nhỏ hơn thiết bị đúc áp lực thông thường hoặc có thể tạo nhiều ốc khuôn ép hơn trên một khuôn; - Chu trình thời gian chế tạo ngắn hơn, dẫn đến cải thiện năng suất thiết bị - Vi cấu trúc tinh hơn (dẫn đến độ bền gia tăng); - Có khả năng thiết kế lại các chi tiết có mặt cắt mỏng hơn, dẫn đến giảm trọng lượng/chi phí; - Mở rộng giới hạn thiết kế các chi tiết vượt ngoài tầm của thiết bị đúc áp lực thông thường; - Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng. Nhóm nghiên cứu công nghệ ATM của CSIRO thuộc về Cơ quan Elaborately Transformed Metals của CSIRO, là đội ngũ nghiên cứu gồm 80 kỹ sư, nhà khoa học và nhà kỹ thuật trình độ nghiên cứu và phát triển tầm cỡ thế giới, chú trọng vào gia công kim loại tiên tiến và hợp kim nhẹ, máy công cụ, đúc, ghép. Nhóm nghiên cứu có nhiều kinh nghiệm về sản xuất vật liệu nhôm, magiê và titan. ATM được bảo hộ bởi nhiều sáng chế của quốc tế. Li xăng và hỗ trợ công nghệ ATM hiện đã có ở Ôxtrâylia và CSIRO đang thảo luận với nhiều hãng chế tạo nước ngoài về bán giấy phép sử dụng công nghệ này. Hiện nay, ngày càng có nhiều thỏa thuận hợp đồng li xăng được hoàn tất với các bên mua li xăng ở Bắc Mỹ và châu Âu. Hợp kim nhôm là một trong số rất ít các kim loại có thể đúc được bằng nhiều phương pháp như đúc áp lực, đúc khuôn kim loại, đúc khuôn cát (khuôn cát khô và khuôn cát tươi), khuôn thạch cao, đúc mẫu chảy, đúc liên tục. Một số phương pháp đúc tiên tiến mới, như đúc mẫu cháy cũng có thể áp dụng. Rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chon phương pháp đúc để chế tạo các chi tiết máy bằng hợp kim nhôm. Yếu tố quan trọng nhất là:- Giá thành và tính khả thi - Chất lượng [...]... - Nguồn điện: 220V, 50 Hz c Xuất xứ của máy Máy đúc chân không MC15 được sản xuất tại Đức 2 Máy đúc áp lực: 2.1 Máy đúc áp lực a Mô tả máy - Máy đúc áp lực buồng nóng của hãng Simhope chuyên sử dụng để đúc kẽm Máy được đặt tại xưởng bộ môn thiết bị công nghệ vật liệu Hiện tại máy được sử dụng cho giảng dạy thực hành môn đúc - Máy có đặc điểm là chu kỳ đúc nhanh, chạy êm, điều khiển tự động, độ chính... khi đó phương pháp đúc khuôn kim loại hoặc đúc áp lực thấp sẽ cho sản phẩm là những vật đúc hoàn hảo hơn Quy trình đúc khuôn nhôm Trong đúc áp lực, khi rỗ khí tập trung vào giữa vật đúc, sẽ làm giảm cơ tính và thậm chó là thấp hơn so với các phương pháp đúc kể trên mặcdù với tốc độ nguội nhanh sẽ cho tổ chức hạt rất nhỏ mịn-cơ tính vốn rất cao.Mặc dù vậy, trong mỗi phương pháp đúc sẽ có những ưu điểm... nhiệt độ bằng với nhiệt độ kim loại nóng chảy.2 Đúc khuôn kim loạiĐúc khuôn kim loại hay còn gọi là đúc khuôn vĩnh cửu (permanent casting) là phương pháp đúc mà như tên gọi – khuôn làm bằng kim loại giống như đúc áp lực Do tuổi thọ của khuôn dùng được lâu, nhiều lần nên còn gọi là khuôn vĩnh cửu Đúc khuôn kim loại phù hợp với các vật đúc lớn hơn so với đúc áp lực, khoảng 10kg, tất nhiên đặc biệt có... thể đúc bằng nhiều phương pháp khác nhau, tuy nhiên, dựa trên kích thước và thiết kế sẽ lựa chon được một phương pháp đúc phù hợp nhất Thông thường các khuôn kim loại nặng gấp từ 10 đến 100 lần so với vật đúc, do vậy các chi tiết lớn được đúc bằng khuôn cát phù hợp hơn là đúc bằng khuôn kim loại hoặc đúc áp lực Các chi tiết nhỏ thường được đúc bằng khuôn kim loại – đảm bảo độ chính xác, ít gia công. .. phương pháp đúc Chất lượng ở đây có nghĩa là “mức độ hoàn hảo” của vật đúc (rỗ khí, nứt, độ nhẵn bong bề mặt…) và “cơ tính” của sản phẩm (độ bền và độ dẻo) Tuy nhiên, có một điều không thể quên đối với các kỹ sư đúc nói chung là trong phương pháp đúc áp lực, mặc dù tố độ nguội rất lớn, không khí, đặc biệt là khí Hyđro sẽ được giữ lại trong vật đúc, có thể tập trung thành rỗ khí ở phần giữa của vật đúc Một... thu được vật đúc Trong đúc khuôn cát được phát huy bằng ưu điểm là đúc các chi tiết lớn, phức tạp hơn do có thể làm ruột Đúc khuôn cát yêu cầu người thợ có trình độ khéo léo, từ khâu làm khuôn, ruột, đến rót kim loại vào khuôn Do vậy, đúc khuôn cát hiện nay đang được sử dụng nhưng không chính xác Đây chính là nguyên nhân đôi khi một số chi tiết lớn vài chục kg yêu cầu chính xác nên vẫn phải đúc khuôn... Riêng nhôm đúc áp lực chiếm tỷ phần gấp đôi so với tất cả các phương pháp khác gộp lại .Đúc áp lực rất phù hợp với đúc hang loạt số lượng lớn, khối lượng chi tiết nhỏ, thường có thể nặng tới 5kg nhưng cũng đã có trường hợp đúc cho chi tiết nặng tới 50kg nhưng giá thành rất cao Đúc áp lực có ưu điểm là giảm thiểu dung sai, bề mặt nhẵn bóng, đảm bảo đồng đều chiều dày vật đúc Các loại hợp kim nhôm đúc áp... Khuôn cát Đúc khuôn cát, tức đề cập đến công đoạn làm khuôn bằng cát và các chất phụ gia để kết dính có thể là đất sét hoặc một số loại khác (xem bài công nghệ đúc khuôn cát) Phương pháp đúc khuôn cát truyền thống, khuôn được làm cùng với các ruột (nếu có) thông qua việc rã cát (dầm chặt), cùng với mẫu Sau khi đã dầm chặt, mẫu được rút ra, để lại khoảng trống – chính là hình dạng của vật đúc cần chế... này lại có độ chảy loãng thấp, khó đúc, giá thành cao hơn.Một chút phân biệt trong đúc áp lực: có 2 dạng là đúc áp lực buồng nóng (hot chamber) và đúc áp lực buồng nguội (cold chamber) Đúc áp lực buồng nóng là khi kim loại lỏng được rót vào 1 xilanh, sau đó pistong đẩy kim loại vào khuôn thong qua áp lực tương đối lớn, bộ xilanh –pistong này được coi là nguội Còn đúc áp lực buồng nóng là bộ xilanh... 600-800 oC, sáp sẽ chảy ra, và ta thu được khuôn vỏ mỏng Trong công nghệ khuôn vỏ mỏng, hay được gọi là đúc chính xác vì mẫu sáp được làm giống y như vật đúc Phương pháp này được áp dụng cho các chi tiết nhỏ, số lượng lớn. 6 Đúc li tâm Đúc li tâm là một dạng khác để đưa kim loại lỏng vào khuôn Khuôn được làm bằng kim loại, đặt trên máy đúc li tâm Khi khuôn đang quay tròn, hệ thống rót được thiết kế . hình vật đúc. Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác. Đúc trong. các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ bền cao trong động cơ. Đúc phôi thép • Thiết bị đúc khuôn Thiết bị đúc khuôn thường được chia thành đúc trên và đúc dưới, đúc thép. thể đúc được bằng nhiều phương pháp như đúc áp lực, đúc khuôn kim loại, đúc khuôn cát (khuôn cát khô và khuôn cát tươi), khuôn thạch cao, đúc mẫu chảy, đúc liên tục. Một số phương pháp đúc