METAL CASTING

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA CƠ KHÍ -o0o METAL CASTING TS LƯU PHƯƠNG MINH TP.Hồ Chí Minh, Tháng 5/2009 Manufacturing Process Kỹ Changing of Thay Coating Material Properties Joining Cutting Forming Casting Phủ Lắp Cắt Tạo Đúc Chương Tổng quan cơng nghệ Đúc Đúc trình điền đầy kim loại (vật liệu) thể lỏng vào lòng khuôn đúc có hình dạng, kích thước đònh sẵn Sau kim loại (v ật li ệu) đông đặc ta thu sản phẩm tương ứng với lòng khuôn Sản phẩm gọi vật đúc Nếu đem vật đúc gia công ( gia công cắt gọt) gọi phôi đúc CácNhựa Kim Bột Thủy Gốm Chương Tổng quan cơng nghệ Đúc Bột Vật Chất Kiểu Thủy Kim Plastics Ceramics Chương Tổng quan cơng nghệ Đúc Chương Tổng quan cơng nghệ Đúc Chương Tổng quan cơng nghệ Đúc Các bước cơng nghệ Đúc: Chương Tổng quan cơng nghệ Đúc Đúc kim loại _ khởi điểm 3200 B.C Tổng quan cơng nghệ Đúc (tiếp theo) Chương Đúc kim loại _ khởi điểm 1313 Pouring: Rót kim loại Định luật Bernoulli Xét điểm dòng chảy ta có: Giả sử áp suất tĩnh p1 = p2 h2 = đồng thời tốc độ v1 = Ta có: Pouring: Rót kim loại Định luật dòng chảy liên tục Trong dòng chất lỏng chảy liên tục ta ln có: Av = constant Trong A tiết diện cắt ngang dòng chảy, v tốc độ dòng chảy Như xét điểm dòng chảy ta ln có: Từ định luật suy ra: Q trình đơng đặc Đường cong đặc tính nguội kim loại ngun chất Q trình đơng đặc kim loại ngun chất ln xảy nhiệt độ định Giản đồ vật liệu kim loại ngun chất Q trình đơng đặc Hình 1: Đường đặc tính nguội hợp kim cấu tử hòa tan vơ hạn vào khơng tạo pha trung gian Hình 2: Đường đặc tính hợp kim 50%Cu + 50% Ni Q trình đơng đặc vật liệu xảy vùng nhiệt độ Q trình đơng đặc Thời gian đơng đặc theo cơng thức Chvorinov’s Empirical : Ví dụ: có vật mẫu hình cầu, hình lập phương, hình trụ có chiều cao đường kính Vật đơng đặc nhanh ? Cấu trúc tinh thể vật đúc Cấu trúc tế vi vật đúc điển hình gồm có vùng: + Vùng 1: (ngồi cùng): hạt nhỏ mịn, có trục định hướng Kim loại lỏng nằm sát thành khn nguội với tốc độ lớn Khn đóng vai trò mầm ký sinh làm tăng tốc độ phát triển mầm Vùng tính cao mỏng + Vùng 2: Vùng hạt dài Vùng có cấu trúc hạt hạt dài có phương vng góc với thành khn, chúng tạo thành tổ chức xun tinh, tổ chức có mật độ cao bị dị hướng, dễ nứt biến dạng + Vùng 3: Vùng tổ chức đa cạnh Lúc thành khn nóng lên, tốc độ kết tinh nhỏ, hướng tỏa nhiệt theo phương nhau, nên tinh thể phát triển theo phương tao thành tổ chức hạt thơ trục Khơng phải lúc có vùng: + Tốc độ nguội nhanh vùng phát triển + Tốc độ nguội chậm vùng phát triển + Vùng có bề dày mỏng, khơng phải lúc thấy Khuyết tật vật đúc Sự co ngót: q trình co ngót kim loại diễn suốt q trình đơng đặc nguội Sự co ngót gồm có: + Sự co ngót kim loại nóng chảy nguội dần + Sự co ngót kim loại diễn q trình kim loại chuyển từ trạng thái lỏng sang đặc + Sự co ngót khối kim loại đặc Khuyết tật vật đúc Một vật đúc có khuyết tật lý hóa sau: + Lõm co rỗ co: tượng xảy q trình co ngót Trong q trình gia cơng vật liệu sau này, vết nứt có sẵn vật liệu, đồng thời vị trí chứa nhiều tạp chất xỉ cần cắt bỏ Khắc phục: thiết kế đưa lõm co ngồi vật đúc, sau q trình đúc ta cắt bỏ + Ở trạng thái lỏng kim loại tích tụ nhiều khí trạng thái rắn, q trình hóa rắn xảy khí khơng kịp tạo thành rỗ khí Khắc phục: nấu luyện cần sấy khơ, làm sạch, khử khí triệt để rót khn, nấu luyện chân khơng… + Thiên tích: khơng đồng thành phần hóa học vật đúc Ngun nhân khác khả hòa tan, khuyết tán pha lỏng rắn Thiên tính làm xấu tính khả cơng nghệ vật đúc Khắc phục: làm tăng tốc độ nguội + Ứng suất đúc: ứng suất đúc q trình nguội khơng đồng phần khác vật đúc, khác nhua thể tích riêng pha nguội Ứng suất gây biến dạng cong vênh nứt chi tiết Khắc phục: làm nguội chậm, sau ủ để khử ứng suất dư 5.Khuyết tật Khuyết tật q trình thiết kế Hot Tear (nứt nóng): xảy q trình co ngót Bị sốp rỗng (porosity): xảy q trình co ngót Các khuyết tật khác: Thiết kế cho q trình đúc Có hình học đơn giản: tránh phức tạp khơng cần thiết Các góc: tránh góc sắc nhọn Thiết kế cho q trình đúc Sử dụng gân cứng hợp lý Sử dụng góc Thiết kế cho q trình đúc Đường phân khn Thiết kế cho q trình đúc Sử dụng vật liệu hợp lý, có tính tốn tới độ co ngót Thiết kế cho q trình đúc Dung sai vật đúc chất lượng bề mặt sản phẩm The end