phương pháp đúc kim loại

phương pháp đúc kim loại là phương pháp truyền thống. nêu lên đầy đủ quá trình xảy ra và yêu cầu đối với khuôn đúc

Chương 2 Đúc kim loại

Chapter2 Casting

Đúc là một phương pháp chế tạo chi tiết bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn đúc Hình dáng của hốc khuôn giống hệt như hình dáng của chi tiết cần chế tạo Kim loại đông đặc và hình thành vật đúc Khuôn đúc có thể là khuôn đá, khuôn đất sét, khuôn cát, khuôn gốm, khuôn kim loại…

2.1 Structure of mold

2.2 Casting methods

• Có th phân chia công ngh úc thành các nhóm sau: úc thông ể ệ đ Đ

th ườ ng (quá trình rót và ông đ đặ c x y ra d ả ướ i tác d ng c a tr ng ụ ủ ọ

2.3 Đông đặc và hình thành vật đúc

Pouring temperature Liquid cooling

Freezing begins

Freezing complete Freezing temperature Solid cooling

Local solidification time Local

solidification time

Time

k S L

f kC

C

f C

C

– Chi u dày ông ề đ đặc (layer):

b

.

128 , 1

=

ξ

2 2 2

3

• Co tr ướ c khi ông đ đặ c và co trong khi ông đ đặ c

là co th tích s ểể ẽ đểểạ ỗỗ l i r co, r ngót v t úc ỗỗ ể ậ đ ở

t i nhi t ớ ệ độ phòng là co ng n theo chi u dài, làm ắắ ểề

thay đỗể i kích th ướ c, gây ra ng su t và n t ứ ấắ ứ

trong v t úc ậ đ

• Ph n co th tích c a kim lo i l ng tr ấề ểể ủ ạ ỏ ể ướ c khi

nhi t ệ độ ớ t i m c th p nh t, h n ch ứ ấ ấ ạ ế đượ c quá trình co.

Hệ số co của HK

tránh r ngót trong v t úc ph i quan tâm t i các v n

rót ch dày, khi rót xi-phông.ỗ

• V t làm ngu i ngoài (gang ngu i) và v t làm ngu i trong ậ ộ ộ ậ ộ

(s t ngu i) c ng có vai trò ph i h p t ng cắ ộ ũ ố ợ ă ường cho đậu ngót

• Đúc th i theo phỏ ương pháp úc liên t cđ ụ

Truyền nhiệt trong vật đúc

• Khi rót kim lo i l ng vào khuôn, KL s truy n ạ ỏ ẽ ề

nhi t qua thành khuôn và nhi t ệ ệ độ ả gi m.

• T c ố độ ngu i ph thu c vào b n ch t KL, v t ộ ụ ộ ả ấ ậ

li u làm khuôn ệ

• T c ỗắ độ ngu i l n, v t úc ông ộ ớ ậ đ đ đặ c nhanh úc Đ

• Heat removal processes

T

distance

liquid metal

T0

HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

– Truy n nhi t 1 chi u, b qua gradient nhi t ề ệ ề ỏ ệ độ trong 2 pha r n ắ

, (

0 )

x as T t x T

x at T t x T

o M

Cân b ng n nhi t và d n nhi t:ằ ẩ ệ ẫ ệ

V C

k T

T

H t

m m m M

f C

4

2 2

ρ π

• Đố ư i l u qua khe h khí là quy t nh: ở ế đị

– Truy n nhi t 1 chi u, cân b ng dòng ngu n nhi t v i ề ệ ề ằ ồ ệ ớ

Thiên tích v mô: tr ng l ĩ ọ ượ ng, th ườ ng và thiên tích ng ượ c :

• Thiên tích tr ng l ọ ượ ng: S khác bi t v tr ng ự ệ ểề ọ

l ượ ng riêng c a các c u t ch t l ng ủ ấắ ưể ấắ ỏ ể

• Thiên tích th ườ ng: S khác bi t c a tocsa ự ệ ủ ể độ

nhau Ch t tan s d ấ ẽ ượ c ti t ra m t phân ế ở ặ

cách r n-l ng ắ ỏ

• Thiên tích vi mô: s thay ự đổ i thành ph n trên ầ

Segregation

D M

D M

LM > LD

⇒ Difference of wall in the casting – residual strain

(+) (-)

– Gi cho v t úc có nhi t ữ ậ đ ệ độ đồng đều khi i qua vùng đ

• Đ úc trong khuôn cát

-Nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới

-Hòm khuôn: hộp giữ cát trong hộp

-Mặt phân khuôn: mặt tiếp giáp của hai nửa khuôn

-Hốc khuôn hình thành do dằm chặt cát khuôn xung quanh mẫu, mẫu có hình dạng giống

-Cát khuôn có chưá ẩm và chất dính để duy

-Hốc khuôn tạo ra bề mặt bên ngoài của vật đúc

-Có vật đúc còn có bề mặt bên trong, cần phải làm và đặt ruột bên trong khuôn để tạo bề mặt đó

-Trong khuôn cát, ruột thường làm bằng hỗn hợp cát

G F

tb

.31,0

min

µ

=

• Gate (Fd); Run (Fr) and sprue (Fs):

CÁC PHƯƠNG PHÁP

ĐÚC ĐẶC BIÊT

Shell-mold casting

-Mẫu làm bằng kim loại, được gia công chính xác

và phun một lớp chống dính rồi gắn lên một hộp chứa hỗn hợp làm khuôn Úp hộp xuống

-Sau khoảng thời gian, khoảng 5mm hỗn hợp đã đông rắn xung quanh mẫu.Lật ngược hộp hỗn

hợp Lốp hỗn hợp chưa đông rắn lại trơi xuống đáy hộp

-Tách mẫu ra khỏi lớp vỏ (shell) hỗn hợp rồi đem nung ở 350-4000C

-Lắp khuôn và ruột rồi rót kim loại lỏng

Die Casting

• ) Đúc áp l c cao: Rót kim lo i l ng vào xilanh bu ng ép ự ạ ỏ ồ

Piston đẩy kim lo i vào khuôn v i m t t c ạ ớ ộ ố độ ấ ớ r t l n Duy trì áp l c này trong m t th i gian thích h p ự ộ ờ ợ để kim

lo i ông ạ đ đặc Khi k t tinh dế ưới áp l c, t ch c kim lo i ự ổ ứ ạ

r t nh m n B ng phấ ỏ ị ằ ương pháp này, có th úc nh ng ể đ ữ

v t úc r t m ng nh ng kh n ng i n ậ đ ấ ỏ ư ả ă đ ề đầy r t t t và r t ấ ố ấ

rõ nét K thu t úc áp l c cao ang ỹ ậ đ ự đ được tri n khai r t ể ấ

r ng rãi trong công nghi p ôtô, xe máy Nh ng v n ộ ệ ữ ấ đề

c b n c a công ngh này là nhi t ơ ả ủ ệ ệ độ rót khuôn, áp l c ự

ép, c u t o khuôn, th i gian ép…ấ ạ ờ

Cold Chamber High Pressure Casting

nén tác d ng lên b m t thoáng kim lo i l ng, ụ ề ặ ạ ỏ đẩy kim

lo i dâng lên và i n ạ đ ề đầy khuôn úc Áp xu t khí nén đ ấ

ph i ả đủ ớ để l n th ng c t áp t nh c a kim lo i l ng t m t ắ ộ ĩ ủ ạ ỏ ừ ặ

thoáng đế đỉn nh khuôn và tr l c dòng ch y trong ng ở ự ả ố

d n và trong khuôn Th i gian th i khí nén ph i tính toán ẫ ờ ổ ả

chính xác sao cho khi d ng th i khí nén, toàn b kim lo i ừ ổ ộ ạ

l ng trong ng rót ph i ch y h t v b l ng Sau khi l y ỏ ố ả ả ế ề ể ỏ ấ

v t úc ra kh i khuôn, ng d n kim lo i l ng ph i thông ậ đ ỏ ố ẫ ạ ỏ ả

su t cho chu k úc sau có th ti n hành thu n l i.ố ỳ đ ể ế ậ ợ

Centrifugal Casting: Đúc li tâm: Khuôn kim loại có thể có hoặc không có lớp áo khuôn, quay với một tốc độ xác định Rót kim loại lỏng vào khuôn đang quay, dưới tác dụng của lực li tâm, kim loại lỏng văng ra thành khuôn và kết tinh tại đó dưới một lực li tâm Mặt khác, do tốc độ chuyển động khác nhau mà lớp kim loại chưa kết tinh sẽ trượt trên bề mặt kim loại đã kết tinh, làm gẫy vụn các tinh thể nhánh cây đã hình thành, số tâm mầm hình thành nhiều hơn nên tổ chức kim loại sít chặt hơn.

Where: m-mass (kg); V-peripheral speed (m/s); r-radius(m)

Trong lượng vật quay: GF = m.g

Where, g – acceleration due to gravity (m/s2)

g

n

D g

n

r g

r r

g r

v mg

r

mv GF

CF G

705 , 0

2

2

) (

.

2 2

2

2 2

ω

r mv

Lost Foam Casting

• M u và h th ng rót b ng polystyrol (PS) ẫ ệ ố ằ đượ c bao ph b i kh i h n h p làm khuôn ho c là ủ ở ố ỗ ợ ặ

kh i cát r i có b ph n t o chân không trong ố ờ ộ ậ ạ

khuôn để liên k t các h t cát l i v i nhau Rót ế ạ ạ ớ

kim lo i l ng vào khuôn Kim lo i l ng i ạ ỏ ạ ỏ đ đế n

Investment Casting