Công nghệ chế tạo phôi

Bài giảng CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI Sản xuất đúc Tài liệu Tài liệu học: Bài giảng Kỹ thuật chế tạo máy Học phần Tài liệu tham khảo Vật liệu làm khuôn cát, Tg: Đinh Quảng Năng, NXBKH&KT Thiết kế đúc, Tg: Nguyễn Xuân Bông, Phạm Quang Lộc, NXBKH&KT Hợp kim đúc, Tg: Nguyễn Hữu Dũng, NXBKH&KT Các phơng pháp đúc đặc biệt, Tg: Nguyễn Hữu Dũng, NXBKH&KT Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 1- Thực chất, đặc điểm phơng pháp đúc Đúc phơng pháp chế tạo chi tiết cách rót kim loại lỏng vào dụng cụ đặc biệt gọi khuôn đúc Khuôn đúc có phần rỗng mang kích thớc hình dáng chi tiết cần chế tạo Bởi sau kim loại lỏng điền đầy khuôn đóng rắn ta thu đợc vật đúc có hình dáng kích thớc giống chi tiết cần chế tạo Vật đúc đem dùng ngay, đợc gọi chi tiết đúc Nếu vật đúc cần qua gia công cắt gọt để nâng cao độ xác kích thớc độ bóng bề mặt đợc gọi phôi đúc Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI Sản xuất đúc có u điểm sau: - Có thể đúc đợc vật liệu khác nhau, Khối lợng vật đúc vài gam đến hàng trăm - Có thể đúc đợc vật đúc có hình dáng, kết cấu phức tạp - Có thể đúc đợc nhiều lớp kim loại khác vật đúc tạo tính khác mặt mặt - Giá thành chế tạo vật đúc rẻ đầu từ ban đầu - Có khả khí hoá tự động hoá Tuy nhiên sản xuất đúc nhợc điểm sau: -Tiêu tốn kim loại lớn cháy hao nấu luyện, hệ thống rót, ngót, - Tỷ lệ phế phẩm cao, chất lợng vật đúc khó ổn định (đặc biệt đúc khuôn cát) - Độ bóng bề mặt cha cao, độ xác kích thớc thấp Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2- Khái niệm trình sản xuất đúc phận khuôn đúc Bộ phận kỹ thuật Nấu kim loại Chế tạo mẫu Chế tạo hỗn hợp làm khuôn Chế tạo hỗn hợp làm lõi Làm khuôn Làm lõi Sấy khuôn Sấy lõi Lắp ráp khuôn lõi, rót kim loại lỏng vào khuôn Hỗn hợp cát cũ Dỡ khuôn Làm vật đúc Kiểm tra Nhập kho Hỗn hợp cát cũ Hồi liệu Phế phẩm Bài giảng: CÔNG NGHệ GIA CÔNG PHÔI Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI Chơng I - công nghệ đúc khuôn cát 1- Vật liệu, hỗn hợp làm khuôn lõi: I Vật liệu làm khuôn lõi: Vật liệu làm khuôn tên gọi chung cho loại nguyên liệu dùng để chế biến nên hỗn hợp làm khuôn Cũng ngành đúc đặt tên loại khuôn đúc theo tên vật liệu làm khuôn: khuôn cát, khuôn kim loại, khuôn gốm Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 1- Vật liệu hạt (cát) Vật liệu hạt đợc gọi cát Cỡ hạt cát làm khuôn từ 0,02 ữ mm Loại có cỡ hạt mm đợc gọi sỏi, dới 0,02 mm đợc gọi bụi Vật liệu hạt hỗn hợp làm khuôn chiếm từ 90 ữ 98%, ảnh hởng lớn đến tính chất hỗn hợp làm khuôn Yêu cầu chung vật liệu hạt là: chịu nóng, trơ tác dụng kim loại lỏng, dãn nở nhiệt nhỏ, thoát khí tốt, không độc hại sử dụng đợc nhiều lần Trong sản xuất đúc thờng dùng loại cát sau: cát thạch anh, samốt, manhêdit, crômit, ziêckôn bột than cốc Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI a) Các thạch anh: Thành phần cát thạch anh ôxyt silic (SiO2) Lợng SiO2 cát làm khuôn đúc phải 90%, có loại chứa tới 97% SiO2 Hàm lợng tạp chất có hại (ôxyt kim loại kiềm) thấp tốt chúng làm giảm tính chịu nóng cát Cát thạch anh vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền nên đợc dùng nhiều sản xuất đúc Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI + Phân loại: - Phân loại theo nguồn - Cát sông - Cát núi (mỏ) - Phân loại theo cấp - Cấp (SiO2 97%) - Cấp (SiO2 96%) - Cấp (SiO2 94%) - Cấp (SiO2 90%) - Phân loại theo cát đất sét - Cát gầy (2 10)% Đất sét - Cát nửa béo (10 20)% Đất sét - Cát béo (20 30)% Đất sét - Cát béo (30 50)% Đất sét 10 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 3- sấy khuôn lõi 1- Khái niệm Mục đích sấy khuôn lõi nhằm giảm độ ẩm khuôn, lõi giảm đợc độ tạo khí, giảm khả tạo rỗ khí vật đúc Tuy nhiên song song với trình bốc nớc có trình ôxy hoá loại chất dính hữu cơ, trình trùng hợp chất dính từ phân tử lợng nhỏ thành phân tử lợng lớn (polyme hoá chất dính) Vì độ bền khuôn lõi tăng lên 67 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI Sự trao đổi nhiệt sấy thực dới hình thức: - Sấy tiếp xúc: cho bề mặt khuôn lõi tiếp xúc với bề mặt nóng nhiệt đợc truyền dẫn nhiệt trực tiếp từ bề mặt nóng đến khuôn lõi - Sấy đối lu: Cho dòng khí nóng lớt bề mặt khuôn lõi, nớc lớp bề mặt bốc trớc, sau ẩm lớp phía khuếch tán tiếp tục bay - Sấy xạ: bề mặt khuôn lõi nhận đợc nhiệt tia hồng ngoại từ nguồn nhiệt đặt gần truyền tới 68 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2- Chế độ sấy Chế độ sấy định chất lợng nguyên công sấy Chế độ sấy bao gồm: Nhiệt độ sấy, thời gian sấy a- Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy cao tốc độ bốc ẩm lớn, thời gian sấy giảm Tuy nhiên nhiệt độ sấy cao làm tốc độ bốc nớc vợt xa tốc độ thoát từ lòng khuôn qua khe hở hạt cát bên dẫn đến làm tăng áp lực nớc khối khuôn Hậu cuối khuôn lõi bị nứt vỡ 69 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI Loại khuôn lõi Nhiệt độ sấy oC Lõi dùng chất dính mật, nhựa thông Lõi dùng chất dính bột tan 175 200 Lõi dùng chất dính tinh bột, nớc bã giấy 180 Lõi dùng chất dính nhựa, dầu tổng hợp 220 Lõi dùng chất dính đất sét 325 Khuôn nhỏ, chất dính đất sét, đúc gang 250 Khuôn lớn, chất dính đất sét, đúc gang 350 Khuôn nhỏ, đúc thép, chất dính đất sét 350 Khuôn lớn, đúc thép, chất dính đất sét 450 70 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI b) Thời gian sấy Thời gian sấy phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, tốc độ đối lu dòng khí lò sấy, kích thớc khuôn lõi, độ ẩm ban đầu hỗn hợp, tỷ lệ thể tích khuôn thể tích không gian buồng lò sấy C I II III 71 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 3- Các phơng pháp sấy: a) Sấy bề mặt: Những khuôn trung bình lớn để giảm thời gian lợng sấy ngời ta sử dụng phơng pháp sấy bề mặt Chiều sâu lớp sấy khô đạt 80mm Sau sấy bề mặt thiết phải lắp ráp rót khuôn - Đốt trực tiếp: chất rơm, cửi, than đốt trực tiếp bề mặt - Dùng chất cháy sơn khuôn: dùng ét xăng, rợu, cồn sơn lên bề mặt hốc khuôn châm lứa đốt - Dùng mỏ đốt: dùng lửa mỏ đốt xăng, dầu để sấy bề mặt khuôn - Dùng tia hồng ngoại: đặt bóng điện công xuất 250 ữ 500w cách bề mặt khuôn 50 100mm, 72 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI b) Sấy toàn bộ: Với khuôn trung bình nhỏ, loại lõi ngời ta sử dụng phơng pháp sấy toàn Để sấy toàn dùng lò buồng lò liên tục - Sấy lò buồng 73 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 4- Các công việc lại đúc khuôn cát 1- Lắp ráp khuôn lõi: Lắp ráp khuôn lõi công việc quan trọng Khi lắp ráp khuôn lõi cần ý điểm sau: a) Kiểm tra vị trí lõi khuôn: Sau đặt lõi vào khuôn phải kiểm tra vị trí khuôn dỡng kiểm tra Dỡng kiểm tra thờng đ ợc chế tạo gỗ kèm theo mẫu, dùng để kiểm tra vị trí thẳng đứng nằm ngang lõi, khe hở khuôn lõi 74 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI b) Sử dụng mã: 75 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI c) Đè khuôn: Sau lắp nửa khuôn với cần đè tải trọng lên khuôn dùng bu lông, chốt để kẹp giữ hai nửa khuôn tránh kim loại lỏng nâng hòm khuôn lên gây chảy rò kim loại theo mặt phân khuôn làm xê dịch khuôn Lực đè khuôn đợc tính nh sau Gđè = n.(P Gkt) Trong 76 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI Lực đè khuôn đợc tính nh sau Gđè = n.(P Gkt) Trong đó: n hệ số an toàn n = 1,4 1,5 P tổng áp lực đẩy lên khuôn P = Pđkt + Pđl Pđkt = Val kl Pđl = Vloi.( kl - cat) Gkt khối lợng hòm khuôn Gkt = Ghkt + Gckt Gckt = Vckt cat Ghkt khối lợng vỏ hòm khuôn 77 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI d) Rót kim loại lỏng vào khuôn Vị trí khuôn lúc rót có ảnh hởng lớn tới chất lợng vật đúc Lúc rót khuôn đợc đặt nằm ngang, nghiêng thẳng đứng (so với mặt phân khuôn) 78 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 3- Làm nguội vật đúc , dỡ khuôn, làm vật đúc a) Làm nguội vật đúc: Sau rót kim loại lỏng đầy khuôn, kim loại đông đặc tạo thành vật đúc Việc lấy vật đúc khỏi khuôn đợc gọi dỡ khuôn Việc dỡ khuôn đợc tiến hành sau làm nguội vật đúc khuôn đến nhiệt độ xác định (đ ợc gọi nhiệt độ dỡ khuôn) Nhiệt độ dỡ khuôn tùy thuộc kích thớc, khối lợng, mức độ phức tạp vật đúc 79 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI b) Dỡ khuôn: Dỡ khuôn, phá lõi công việc nặng nhọc sản xuất đúc Vì khí hoá, tự động hoá trình dỡ khuôn, phá lõi nhiệm vụ hàng đầu nhà máy khí c) Phá lõi: So với dỡ khuôn, phá lõi khó khăn phức tạp nhiều hỗn hợp làm lõi bền hơn, lõi nằm sâu vật đúc có xơng lõi d) Làm vật đúc: Công việc làm vật đúc bao gồm: - Cắt đậu ngót hệ thống rót: Việc cắt đậu ngót hệ thống rót tiến hành hồ quang mỏ cắt đốt ô xy ô xy - axêtylen - Làm bề mặt vật đúc: Để làm bề mặt vật đúc dùng bàn chải sắt, đục, búa 80 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 81 [...]... bị đàn ra dới dạng màng mỏng bao lấy các hạt vật liệu, cánh gạt làm nhiệm vụ trộn đều khối hỗn hợp 33 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 34 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 b Đảo trộn: Để thực hiện công nghệ đảo trộn ngời ta dùng máy trộn kiểu cánh gạt 35 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 3- Kiểm tra tính chất của hỗn hợp làm khuôn, lõi: Hỗn hợp trớc khi đem làm khuôn hoặc lõi cần đợc kiểm tra... vật đúc dầu tổng hợp đ ợc khuyên sử dụng chỉ trong trờng hợp chế tạo các lõi phức tạp đòi hỏi độ bền cao 22 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 3- Vật liệu phụ: Ngoài cát và chất dính, các chất khác có trong thành phần của hỗn hợp làm khuôn và lõi đều đợc gọi là chất phụ - Bột than hoa - Mùn ca - Dầu mazut 23 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 II Hỗn hợp làm khuôn và lõi: 1- Những yêu cầu đối với... tạo hình các lồ không qua gia công cơ - Lõi cấp II: là lõi có hình dáng phức tạp, có phần dày, phần mỏng tạo ra một số bề mặt không qua gia công cơ 28 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 - Lõi cấp III: là lõi có độ phức tạp vừa phải, đầu gác lớn, không có phần mỏng thành - Lõi cấp IV: là lõi kết cấu đơn giản, dùng để tạo ra các bề mặt có thể gia công cơ , có thể không gia công cơ, song không có yêu cầu... dính háo nớc 25 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 2- Các loại hỗn hợp làm khuôn: Có nhiều cách phân loại hỗn hợp làm khuôn và lõi: + Theo tính chất sử dụng chia ra: - Hỗn hợp làm khuôn đồng nhất - Hỗn hợp cát áo - Hỗn hợp cát đệm +Theo trạng thái của khuôn trớc khi rót kim loại lỏng chia ra: - Hỗn hợp làm khuôn tơi - Hỗn hợp làm khuôn khô 26 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 + Theo trạng thái của... đoạn khác nhau của quá trình công nghệ cần phải có các tính chất cơ lý và tính chất công nghệ tối u: a) Tính dẻo: Là khả năng của hỗn hợp làm khuôn bị biến dạng dẻo dới tác dụng của ngoại lực hoặc trọng lợng bản thân b) Tính đầm chặt : Là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp (bị đầm chặt) dới tác dụng của ngoại lực hoặc trọng lợng bản thân 24 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 c) Tính dính mẫu: Muốn... cho công nhân 20 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 - Nớc bã giấy: Nớc bã giấy là chất dính kết đứng hàng thì ba đợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất đúc sau đất sét và nớc thuỷ tinh Nớc bã giấy là phế thải của công nghiệp giấy khi sản xuất bột giấy từ gỗ theo phơng pháp kiềm sunphit Nớc bã giấy là một chất dính hữu cơ rất rẻ và sẵn Nó có thể dùng làm chất dính khi làm khuôn tơi, khuôn khô, chế tạo. .. pha chế vào thành phần hỗn hợp làm lõi để đảm bảo tính kinh tế cao của quá trình sản xuất 29 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 4- Hỗn hợp chống cháy cát: Khi rót kim loại lỏng vào khuôn, trên bề mặt tiếp xúc giữa khuôn và vật đúc có thể xẩy ra tơng tác hoá học giữa các thành phần của kim loại vật đúc với ôxyt silic của vật liệu làm khuôn, tạo thành hợp chất dễ chảy dính bám lên bề mặt vật đúc tạo. .. giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 3- Hỗn hợp làm ruột (lõi) : Lõi dùng để tạo nên lồ rỗng bên trong vật đúc, vì vậy nó bị kim loại lỏng bao bọc, chịu tác động cơ học và chịu nóng lớn hơn nhiều so với khuôn đúc a) Hỗn hợp làm lõi qua sấy: Theo hình dáng, kích thớc và điều kiện làm việc của mình, lõi đợc chia làm 5 cấp: - Lõi cấp I: là lõi có kết cấu phức tạp, thành mỏng, đầu gác lõi nhỏ, dùng tạo hình... Mônmôrilônit bị phân huỷ thành các chất vô định hình ở nhiệt độ 735 ữ 900 oC và khi đó nó mất hoàn toàn khả năng hút nớc trở lại 16 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 - Thuỷ tinh lỏng: Ngoài u điểm rẻ tiền, không độc hại, chất dính thuỷ tinh lỏng còn cho phép sử dụng công nghệ nhanh để sản xuất khuôn và lõi, đặc biệt trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ với sự sử dụng tấm mẫu ở nhiệt độ thờng, nghĩa là nhận... thuỷ tinh lỏng Kali Để đánh giá nớc thuỷ tinh ngời ta dùng tỷ số mol của SiO2 và Na2O và gọi nó là môđun của nớc thuỷ tinh: 17 Bài giảng: CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI 2 - Xi măng: Đặc điểm của xi măng là khi tơng tác với nớc sẽ tạo thành các thuỷ phân tử, khi phân huỷ chúng tạo ra liên kết giữa các hạt cát của hỗn hợp làm khuôn Phản ứng này có thể mô tả nh sau: 2 (3CaO SiO2) + 6 H2O 3 CaO 2SiO2 3H2O + 3Ca(OH)2