ĐÚC TRONG KHUÔN KIM LOẠI

• Về tính kinh tế & công nghệ: - Hầu như không sử dụng HHLK  giảm nguyên công chuẩn bị & xử lý HHLK - Năng suất cao; dễ cơ khí hóa & tự động hóa • Có thể điều chỉnh quá trình làm nguội

ĐÚC TRONG KHUÔN

KIM LOẠI

• Từ khóa:

- Permanent casting

- Permanent mold casting

- Gravity die casting

1.1 Sơ lược về QT công nghệ

• Về tính kinh tế & công nghệ:

- Hầu như không sử dụng HHLK  giảm nguyên công chuẩn bị & xử lý HHLK

- Năng suất cao; dễ cơ khí hóa & tự động hóa

• Có thể điều chỉnh quá trình làm nguội khuôn  điều chỉnh quá trình truyền nhiệt từ KL lỏng qua thành khuôn  điều chỉnh quá trình đông đặc

của vật đúc để đạt tổ chức & cơ tính cần thiết

1.4 Nhược điểm

• Vật đúc dễ bị nứt, cong vênh, ứng suất do nguội nhanh, bị cản co

• Đối với những vật đúc có hốc sâu, phần

lồi, gân: khó đúc, phải sử dụng nhiều ruột, nhiều trường hợp phải điều chỉnh kết cấu chi tiết đúc…

• Giá thành khuôn cao, thời gian chuẩn bị

sản xuất dài, yêu cầu cao về trình độ quản lý

1.5 Phạm vi sử dụng

• Sản lượng vật đúc phải đủ cao

• Đúc được các HK: chì, kẽm, nhôm, đồng, gang, thép …

• Vật đúc có hình dạng không quá phức tạp

• Chiều dày thành vật đúc: min 3mm, max 50mm

• Khối lượng vật đúc: 0,1 – 100 kg

1.5 Phạm vi sử dụng

KHUÔN KIM LOẠI KHUÔN CÁT - SÉT

1.5 Phạm vi sử dụng

2 Sự hình thành vật đúc 2.1.Trường nhiệt độ trong khuơn

• Truờng nhiệt độ hệ

khuôn kim loại

T1 – nhiệt độ kll ở tâm

T1bm – nhiệt độ kll ở bề mặt vật

đúc

T2’bm – nhiệt độ mặt trong khuôn

T2bm – nhiệt độ mặt ngoài khuôn

T1bd – nhiệt độ ban đầu của vật

đúc

T2bd – nhiệt độ ban đầu của

khuôn

X1, X2, X3 – chiều dày tương ứng của

nửa vật đúc, thành khuôn, lớp sơn

2.1.Trường nhiệt độ trong khuơn

1 - hệ số tỏa nhiệt từ vật đúc ra môi trường

 Thay đổi loại sơn ( 3), chiều dày lớp sơn

(X3); vật liệu, làm nguội cưỡng bức khuơn ( 2) và chiều dày (X2) thành khuôn để điều chỉnh tốc độ truy n nhiệt từ vật đúc ền nhiệt từ vật đúc.

1

1

khí khí

X

  Tạo khe hở khí nhân tạo:

- Ngăn ngừa một số khuyết tật đúc

- Nâng cao tuổi thọ khuôn

• Làm nguội cưỡng bức: điều khiển quá

trình hình thành vật đúc

2.3 Làm nguội khuôn

3 Khuôn kim loại 3.1 Yêu cầu đối với khuôn KL

• Bố trí được HTR trong khuôn

• Thoát được khí qua hệ thống thoát khí

• Dễ lấy vật đúc ra khỏi khuôn

• Bảo đảm chế độ nhiệt của khuôn trong quá trình công nghệ

• Giảm khả năng xuất hiện ứng suất trong khuôn

• Dễ cơ khí hóa, tự động hóa

3.3 Lựa chọn mặt phân khuôn

tương đối đơn giản,

không có ruột hoặc ít

ruột cát

• Khối lượng vật đúc

nhỏ

3.3.2 Mặt phân ngang

3.3.3 Mặt phân khuôn hỗn hợp

tạ đè, phôi trụ, bi, bánh khía, ròng rọc

…

• Khi vật đúc có hình dạng phức tạp phải đặt ruột cát & HTR trong ruột

3.3.4 Khuôn lật không mặt ráp

3.5 Chiều dày thành khuơn

• X2 > chiều sâu thấm nhiệt: không cần làm nguội cưỡng bức mặt ngoài khuôn

• X 2 < chiều sâu thấm nhiệt: phải làm nguội cưỡng bức mặt ngoài khuôn

• Tăng chiều dày thành khuôn có thể làm tăng hoặc giảm tốc độ nguội của VĐ phụ thuộc vào tương quan giữa khả năng tích nhiệt của khuôn và khả năng truyền nhiệt vào môi

trường xung quanh

3.5 Chiều dày thành khuơn

- Công thức Gorbunski cho gang:

3.6 Vật liệu làm khuơn

- GX18-36, GX21-40: VĐ nhỏ và trung bình;

khuôn được làm nguội bằng dòng không khí

- GC42-12, GC45-5: VĐ trung bình và lớn;

khuôn được làm nguội bằng dòng không khí

- C10, C15, C20, 15CrMo …: VĐ lớn; khuôn

được làm nguội bằng nước

- Al9, Al11 được thấm nitơ bề mặt: VĐ bằng

HK Cu; khuôn được làm nguội bằng nước

3.7 Hệ thống thốt khí

- Xẻ rãnh thoát hơi ở

MPK (1, 2)

- Đóng nút thoát hơi

tại các vùng quẫn

khí trong khuôn (3)

3.8 Hệ thống rót

a) MPK đứng

b) MPK ngang

3.8 Hệ thống rĩt

- Tiết diện các thành phần của HTR được xác

định theo phương pháp thông thường nhưng thời gian rót lấy thấp hơn 20-40%

- Tốc độ dâng của KL lỏng trong khuôn:

• Khi MPK đứng: > 50mm/s

• Khi MPK ngang: > 20mm/s

- Tỉ lệ các thành phần HTR:

4 Ruột cho khuơn KL

- Đúc HK Al, Mg, HK màu dễ chảy (đôi khi

HK Cu, gang) có hình dạng đơn giản: ruột

kim loại

- Đúc gang, thép, vật đúc thành mỏng, lỗ phức

tạp: ruột cát

4.1 Ruột kim loại

- Ruột cố định: gắn liền với khuôn; dùng tạo lỗ nhỏ,

nông (a)

- Ruột di động: khi ráp khuôn đặt vào và rút ra trước

khi dỡ khuôn; dùng tạo lỗ sâu (b, c)

- Ruột cần có độ xiên thích hợp

4.2 Ruột cát

Yêu cầu:

- Nằm vững trong

khuôn

- Chống nổi ruột

- Dễ thoát hơi ra

ngoài

 Thường dùng:

ruột vỏ mỏng chế

tạo bằng HH

cát-nhựa, cát-NTT …

5 Một số vấn đề về công nghệ

5.1.Tính công nghệ của kết cấu VĐ

• Vật đúc cần được lấy khỏi khuôn đơn giản, dễ dàng

5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ

 Một bề mặt của VĐ

nên phẳng  kết cấu

khuôn đơn giản, tăng

độ chính xác VĐ (H 2)

 Chiều dày thành VĐ

phải bảo đảm:

- Độ bền cần thiết

- KL lỏng điền đầy

5.2 Sơn khuơn kim loại

• Mục đích của việc sơn khuôn

- Điều chỉnh tốc độ nguội của VĐ

- Bảo vệ bề mặt khuôn khỏi va đập nhiệt và ăn mòn

- Tạo môi trường khí nhất định

- Tăng độ thấm ướt bề mặt khuôn với KL lỏng

- Hợp kim hoá, biến tính bề m t ặt

6 Trình tự thiết kế đúc trong

khuơn kim loại

1 Thay đổi kết cấu của vật đúc cho phù hợp

với đúc trong khuôn kim loại

2 Lựa chọn phương án bố trí vật đúc trong

khuôn, mặt phân khuôn, phương án ruột

3 Bố trí và tính toán tiết diện các thành phần

của HTR

4 Tính toán đậu ngót

5 Thiết kế hệ thống thoát hơi

6 Trình tự thiết kế đúc trong

khuơn kim loại

6 Thiết kế ruột

7 Lựa chọn vật liệu làm khuôn; xác định

chiều dày thành khuôn

8 Tính toán chế độ nhiệt của khuôn  xác định phương thức làm nguội cưỡng bức

khuôn

7 Máy đúc cho khuôn KL 7.1.Máy đúc với MPK đứng

7.2 Máy đúc với MPK ngang

7.3 Máy đúc nhiều vị trí

Khuôn kim loại để đúc piston

bằng HK nhôm