Ngày nay trong sản xuất gia công cơ khí sử dụng rất nhiều loại phôi nhưng căn cứ vào các phương pháp chế tạo phôi hiện nay có thể phân thành 03 nhóm công nghệ chế tạo phôi chính như sau:
Trang 1THUYẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT
“ Bạc Sơ-mi xy-lanh máy nổ TS320 “
Tên: Cao Văn Đức Hiền
Lớp: CĐ CK16A
GVHD: ThS Võ Văn Cường
CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của CTGC.
* Bạc sơ-mi xy-lanh TS320 là một dạng chi tiết trong động cơ máy nổ như oto, máy bay,xe máy,… thuộc chi tiết dạng bạc, bạc là chi tiết hình ống tròn, thành mỏng, mặt đầu có thể có vai, mặt trong trụ hoặc côn Bạc có thể xẻ rãnh, mặt làm việc
có rãnh dầu, có lỗ hướng tâm
* Chi tiết Bạc sơ-mi xy-lanh là chi tiết được lắp ghép vào các lỗ xy-lanh của động cơ đốt trong, do trong điều điều làm việc động cơ máy hoạt động nhiều sẽ làm cho ống xi-lanh nhanh bị mài mòn nên người ta chế tạo ra Bạc sơ-mi xy-lanh để có thể thay thế dễ dàng thay gì phải thay mới hoặc mài lại cả khối xy-lanh rất khó và tốn kém
* Yêu cầu kỹ thuật chế tạo chi tiết như thành mỏng, độ chính xác về hình dáng, kích thước cũng như độ bóng càng cao thì công suất động cơ càng đảm bảo và tuổi thọ của động cơ càng cao
* Bạc sơ-mi xy-lanh là chi tiết thuộc dạng bạc , làm việc chủ yếu ở lỗ Ø100+0,008 mm và mặt trụ ngoài Ø115±0,004 mm.
Điều kiện làm việc của chi tiết gia công đòi hỏi khá cao:
+ Luôn chịu sự mài mòn, rung động liên tục
+ Luôn chịu sự ma sát ăn mòn lớn, áp suất cao
+ Cần độ bền cao
1.2 Phân tích vật liệu chế tạo chi tiết.
a.Vật liệu chế tạo chi tiết Bạc sơ-mi xy-lanh là gang xám GX21-42 :
Vật liệu chế tạo khớp nối là GX 21 – 42, là loại vật liệu thường được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo các chi tiết máy như vỏ, nắp và thân máy, vỏ hộp số, mặt bích, bánh răng tốc độ thấp, bánh đà, …
- Giải thích ký hiệu GX21-42 có nghĩa là:
+GX: Là ký hiệu của gang xám
+ 21: Chỉ số giới hạn bền kéo: δk= 21 (Kg/mm2)
+ 42: Chỉ số giới hạn bền uốn: δu= 42 (Kg/mm2)
Trang 2 Thành phần hóa học của vật liệu:
Thành phần chủ yếu của GX 21 - 42 là sắt (Fe) và cacbon (C) ngoài ra trong thành phần còn có một số nguyên tố khác như:
+Cacbon (C): 3,3 - 3,5%
+Silic (Si): 1,4 – 1,7%
+Mangan (Mn): 0,6 – 0,9%
+Photpho (P): 0,20 - 0,30%
+Lưu huỳnh (S): 0,10 - 0,12%
+Còn lại là sắt (Fe)
Cơ tính và độ cứng của vật liệu:
Gang xám là vật liệu có độ bền kéo nhỏ, độ dẻo và độ dai không cao nhưng bù lại gang xám có ưu điểm chịu mài mòn tốt, chịu va đập và giảm được chấn động Ngoài ra việc cắt gọt trong quá trình gia công trên vật liệu gang xám được thực hiện
dễ dàng
Gang xám có cấu trúc tinh thể ở dạng cacbon tự do, mạng tinh thể dạng graphit Vì có kiểu mạng graphit nên mặt gãy vật liệu có màu xám Graphit có độ bền cơ học và độ dẻo dai không cao nhưng nó giúp làm tăng khả năng chịu mài mòn của gang xám đồng thời chịu được rung động và chịu ma sát lớn
Gang xám có giá thành rẻ, dễ chế tạo Từ những tính chất trên và dựa vào điều kiện làm việc của khớp nối, ta thấy khớp nối được chế tạo bằng GX 21 - 42 là hợp lý
Gang xám GX 21 - 42 có độ cứng HB = 170 – 241
b Tổ chức tế vi
- Là loại gang mà hầu hết cacbon ở dạng graphit hình tấm Vì có graphit nên mặt gãy có màu xám
- Gang xám có cấu trúc tinh thể cacbon ở graphit dạng tấm, nền của gang xám có thể là: pherit, peclit - pherit, peclit
c Tính chất
Do hình dạng và tính chất cơ học của graphit (có độ bền cơ học kém) do đó gang xám có độ bền kéo, độ dẻo và độ dai thấp,
độ bền 35 - 40 Kg/mm2, độ cứng 150 - 250 HB Tuy nhiên graphit có ưu điểm làm tăng độ chịu mòn của gang, có tác dụng như chất bôi trơn, làm cho phoi gang dễ bị vụn khi cắt gọt, khử rung động, làm giảm độ co ngót khi đúc
d Công dụng
Gang xám thường được dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng nhỏ và ít bị va đập như: thân máy, bệ máy, ống nước,…
do chịu ma sát tốt nên đôi khi gang xám dùng để chế tạo các ổ trượt và bánh răng
Các mác GX12 - 28, GX15 -32 có độ bền không cao dùng để làm vỏ hộp, nắp che (không chịu lực)
Các mác GX21 - 40, GX28 - 48 có độ bền cao hơn, dùng làm bánh đà, thân máy
Các mác GX36 - 56, GX40 - 60 có độ bền cao, dùng làm vỏ xi lanh, bánh răng chữ V, trục chính…
==> Vậy việc phân tích vật liệu chế tạo chi tiết gia công với vật liệu là Gang xám GX 21 - 42 là phù hợp.
1.3 Phân tích kết cấu và hình dạng chi tiết CTGC
- CTGC có kết cấu tương đối đơn giản, hợp lý Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ Ø100+0,008 và bề mặt Ø115+0,004
- Lỗ Ø100+0,008 chứa piston xy-lanh trượt trong đó, cần độ bóng bề mặt cao, độ bền cao, chịu mài mòn tốt
- Bề mặt Ø115+0,004 dùng để lắp với thân máy cần độ nhẵn bóng cao, độ bền , chịu nhiệt cao
Trang 3- Bề mặt đặc biệt cần quan tâm khi gia công là lỗ Ø100+0,008 với Ra = 0,63 và Ø115+0,004 với Ra = 0,63
- Chi tiết thuộc dạng bạc
1.4 Phân tích độ chính xác gia công.
1.4.1 Độ chính xác của kích thước
1.4.1.1 Kích thước có chỉ dẫn dung sai:
Kích thước lỗ Ø100+0,008 có:
+ Kích thước danh nghĩa: Ø100
+ Tra bảng 1.14 trang 4 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,008, ES = +0,008 và EI = 0
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT4 và miền dung sai H.
+ Vậy kích thước Ø100+0,008 có thể viết Ø100H4.
Kích thước lỗ Ø115±0,004 có:
+ Kích thước danh nghĩa: Ø115
+ Tra bảng 1.14 trang 4 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,004, ES = +0,004 và EI = 0
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT5 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước Ø115±0,004 có thể viết Ø115JS5
1.4.1.2 Kích thước không chỉ dẫn dung sai:
Các kích thước giới hạn bởi hai bề mặt gia công lấy cấp chính xác IT12.
Kích thước Ø111 có:
+ Kích thước danh nghĩa: Ø111 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,35, ES = 0,175 và EI = -0,175
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước Ø111±0,175 có thể viết Ø111JS12
Kích thước Ø113 có:
+ Kích thước danh nghĩa: Ø113 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,35, ES = 0,175 và EI = -0,175
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước Ø113±0,175 có thể viết Ø113JS12
Kích thước Ø121 có:
+ Kích thước danh nghĩa: Ø121 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,4, ES = 0,2 và EI = -0,2
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước Ø121±0,2 có thể viết Ø121JS12
Kích thước Ø105 có:
Trang 4+ Kích thước danh nghĩa: Ø105 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,35, ES = 0,175 và EI = -0,175
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước Ø105±0,175 có thể viết Ø105JS12
Kích thước 175 có:
+ Kích thước danh nghĩa: 175 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,4, ES = 0,2 và EI = -0,2
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước 175±0,2 có thể viết 175JS12
Kích thước 120,5 có:
+ Kích thước danh nghĩa: 120,5 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,4, ES = 0,2 và EI = -0,2
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước 120,5±0,2 có thể viết 120,5JS12
Kích thước 26,5 có:
+ Kích thước danh nghĩa: 26,5 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,21, ES = 0,105 và EI = -0,105
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước 26,5±0,105 có thể viết 26,5JS12
Kích thước 10 có:
+ Kích thước danh nghĩa: 10 + Tra bảng 1.15 trang 20 Bảng tra DSLG ta có: IT = 0,15, ES = 0,075 và EI = -0,075
+ Theo TCVN 2245-99 thì kích thước này đạt cấp chính xác IT12 và miền dung sai JS.
+ Vậy kích thước 10±0,105 có thể viết 10JS12
Các kích thước giới hạn bởi một bề mặt không gia và một bề mặt gia công công lấy cấp chính xác IT14.
Trong CTGC này không có kích thước nào có cấp chính xác 14
Các kích thước giới hạn bởi hai bề mặt không gia công lấy cấp chính xác IT16.
Trong CTGC này không có kích thước nào có cấp chính xác 16
1.4.2 Độ chính xác về hình dáng hình học:
Không có YCKT nào đặc biệt về hình dáng hình học trong CTGC này
1.4.3 Phân tích độ chính xác về về vị trí tương quan.
- Độ không vuông góc giữa các mặt đầu và đường tâm lỗ Ø100+0,008 ≤ 0,1 mm
Trang 5- Độ không đồng tâm giữa lỗ Ø100+0,008 với Ø115+0,004
≤ 0,15 mm
1.4.4 Phân tích chất lượng bề mặt.
- Bề mặt lỗ Ø100+0,008 với cấp chính xác kích thước IT4 được sử dụng chứa piston xy-lanh trượt trong đó Độ nhám bề
mặt là Ra = 0.63, cấp 8
- Bề mặt trụ ngoài Ø115+0,004 mm với cấp chính xác kích thước IT5 được sử dụng lắp với thân máy Độ nhám bề mặt là Ra
= 0,63, cấp 8
- Các bề mặt còn lại đạt cấp độ nhám 4 với trị số Ra = 12,5
1.4.5 Yêu cầu về cơ tính.
Điều kiện làm việc của chi tiết có yêu cầu về độ cứng và nhiệt luyện
1.4.6 Kết luận.
Qua các phân tích về chi tiết gia công, ta thấy dung sai kích thước, hình dáng hình học, vị trí tương quan, nhám bề mặt, đạt cấp chính xác cao nhất là IT4 Chất lượng bề mặt tương thích với độ chính xác kích thước, hình dáng hình học và vị trí tương
quan
1.5 Xác định sản lượng sản xuất
Để xác định được c trọng lượng của chi tiết ta có hai cách tính như sau:
Cách 1: Chia chi tiết ra thành nhiều hình hộp cơ bản rồi tính thể tích của từng hình đó.
Sau đó cộng hay trừ các thể tích của các hình lại với nhau ta đượcc thể tích chi tiết cần
xác định Tiếp theo ta lấy thể tích đó nhân với khối lượng riêng của chi tiết là xác định
đượcc khối lượng của chi tiết
Cách 2: Khối lượng chi tiết được xác định trên phần mềm
Trong bài tập này, khối lượng chi tiết được xác định theo cách 2 Sau khi thiết kế và vẽ chi tiết trên phần mềm Solid Work 3D
2018 ta xác định được khối lượng chi tiết là khoảng 2,82 kg (Với khối lượng riêng gang xám khoảng 7190 kg/m3)
Hình 1.1: Chi tiết Sơ-mi xy-lanh
Trang 6Hình 1.2: Kết quả tính khối lượng chi tiết
1.5.1 Sản lượng chế tạo trong một năm
Chi tiết đã cho ở dạng sản xuất hàng loạt vừa, chi tiết có khối lượng 2,82 kg nên
Tra bảng 2 – trang 13 – Hd đồ án công nghệ CTM – GS.Trần Văn Địch
Giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy ta có sản lượng hàng năm 500 ÷ 5000 sản phẩm/năm.
CHƯƠNG II
CHỌN PHÔI, PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ GIA
CÔNG
2.1 Chọn phôi.
Ngày nay trong sản xuất gia công cơ khí sử dụng rất nhiều loại phôi nhưng căn cứ vào các phương pháp chế tạo phôi hiện nay có thể phân thành 03 nhóm công nghệ chế tạo phôi chính như sau:
Chế tạo phôi bằng công nghệ đúc
Chế tạo phôi bằng công nghệ rèn, dập
Chế tạo phôi bằng công nghệ cán
Mỗi công nghệ có những đặc điểm riêng như sau :
* Phương pháp chế tạo phôi đúc: Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại vào lòng khuôn có hình dạng và kích thước
nhất định Sau khi kim loại đông đặc trong khuôn ta thu được vật đúc có hình dạng và kích thước tương tự lòng khuôn
Trang 7Phôi đúc có thể được áp dụng cho bất kỳ loại vật liệu nào khi ta có thể nấu chảy chúng và chúng đông đặc lại khi làm nguội như kim loại đen, kim loại màu và cả vật liệu phi kim (như chất dẻo)
So với các dạng phôi khác, phôi đúc chiếm ưu thế về mặt phức tạp của hình dáng sản phẩm và phạm vi khối lượng của vật đúc rất rộng (từ vài gam đến vài trăm tấn) Vì vậy hầu hết các loại thân máy, vỏ động cơ, giá đỡ, … đều được chế tạo từ phương pháp đúc Ngoài ra quy trình công nghệ đúc tương đối đơn giản, vốn đầu tư ít nên giá thành thấp
Tuy nhiên, ngoài một vài phương pháp đúc có độ chính xác cao (như đúc trong khuôn kim loại, đúc áp lực, …) thì đa số phôi đúc có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư gia công lớn và hao tốn kim loại nhiều
Chất lượng phôi đúc nói chung thấp hơn so với các loại phôi khác vì quá trình trình hình thành vật đúc thường xảy ra các khuyết tật như rỗ co, lõm co, rỗ khí, rỗ xỉ, nứt làm giảm cơ tính vật liệu
Nhìn chung với các ưu điểm nêu trên thì phôi đúc được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, khối lượng vật đúc chiếm 40 – 80% tổng khối lượng máy móc Trong ngành chế tạo máy, khối lượng vật đúc chiếm đến 90% nhưng giá thành chỉ chiếm 20 – 25%
* Phương pháp chế tạo phôi rèn, dập: Gia công rèn, dập (hoặc gia công biến dạng) là phương pháp gia công dựa vào tính
dẻo của vật liệu để làm biến dạng vật liệu dưới tác dụng của ngoại lực nhằm tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước nhất định
So với các phương pháp chế tạo phôi đúc hoặc hàn thì gia công rèn, dập có các ưu điểm sau:
1 Vật liệu biến dạng ở thể rắn nên sau khi gia công sẽ bị thay đổi cơ, lý tính, cấu trúc hạt kim loại mịn hơn, hạt đồng đều hơn và cơ tính cao hơn
2 Chất lượng bề mặt tốt hơn và giảm được lượng dư gia công
3 Giảm được các khuyết tật của vật đúc như rỗ khí, rỗ co
4 Một số phương pháp như dập thể tích, ép chày cho năng suất cao
Tuy nhiên so với phôi đúc thì phương pháp chế tạo phôi rèn, dập bị hạn chế ở khối lượng sản phẩm và không thực hiện được với các chi tiết có khối lượng quá lớn Mặt khác phương pháp rèn, dập cũng không sử dụng được cho các chi tiết có độ phức tạp hình dáng cao cũng như vật liệu không có khả năng biến dạng dẻo
Các phôi rèn, dập được sử dụng nhiều trong các chi tiết máy đòi hỏi khả năng chịu tải động lớn, đặc biệt là ngành công nghiệp sản xuất ô tô, xe lửa (Khối lượng phôi rèn, dập chiếm 60 – 80% khối lượng các chi tiết trong các đầu máy xe lửa, ô tô) Ngày nay công nghệ chế tạo phôi rèn dập được chú trọng phát triển theo hướng nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết, tăng cường tự động hóa nhằm nâng cao năng suất, hạ giá thành cũng như mở rộng khả năng thiết bị cho các phôi có kích thước lớn
* Phương pháp chế tạo phôi cán: Cán là cho phôi đi qua khe hở giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, làm cho phôi bị
biến dạng dẻo ở khe hở, kết quả là chiều dày của phôi giảm xuống, chiều dài tăng lên rất nhiều Hình dạng mặt cắt của phôi cũng thay đổi theo mặt cắt của khe hở giữa hai trục cán
Sản phẩm sản xuất bằng phương pháp cán được dùng trong mọi ngành công nghiệp (cơ khí, xây dựng, giao thông vận tải…) Tùy theo hình dáng sản phẩm cán có thể chia thành bốn nhóm chủ yếu: hình, tấm, ống, đặc biệt
Sản phẩm cán hình được chia thành hai nhóm:
1 Nhóm thông dụng có prôfin đơn giản (tròn, vuông, hình chữ nhật, lục giác, chữ U, chữ T,…)
2 Nhóm đặc biệt có prôfin phức tạp, dùng cho những mục đích nhất định (đường ray, các dạng đặc biệt dùng trong ôtô, máy kéo, trong ngành xây dựng…)
Sản phẩm cán tấm được chia thành hai nhóm theo chiều dày:
Trang 81 Tấm dày có chiều dày trên 4 mm.
2 Tấm mỏng có chiều dày dưới 4 mm
Sản phẩm cán ống được chia thành loại không có mối hàn và loại có mối hàn
Sản phẩm cán đặc biệt gồm có các loại bánh xe, bánh răng, bi, vật cán có prôfin chu kỳ …
۞ Nhận xét: Theo đề bài, vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám GX 21 - 42 có hình dạng không quá phức tạp nên các loại phôi rèn, dập và phôi hàn không phù hợp vì vật liệu gang xám không đạt được độ dẻo dai cần thiết cho các quá trình gia công này
▬► Chọn phôi cần đảm bảo chi tiết chịu được mài mòn cao, độ bền cao, dễ chế tạo phôi và dễ dàng trong gia công cắt gọt.
Do đó ta chọn phôi đúc vật liệu GX 21 - 42
2.2 Phương pháp chế tạo phôi.
Để chọn phương pháp chế tạo phôi ta dựa vào các yếu tố sau:
Hình dạng kích thước của chi tiết máy
Sản lượng hoặc dạng sản xuất
Điều kiện sản xuất của xí nghiệp
2.2.1 Đúc trong khuôn cát
Đúc trong khuôn cát là một phương pháp đúc truyền thống lâu đời và ngày nay vẫn còn sử dụng rộng rãi, chiếm đến 80% sản lượng vật đúc Khuôn với vật liệu chủ yếu là cát chỉ đúc được một lần (chỉ rót được một lần) rồi phá khuôn [2] Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư gia công lớn, nhưng khuôn cát có ưu điểm là có thể tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn và giá thành khuôn thấp Người ta căn cứ vào phương pháp chế tạo khuôn để phân loại ra các kỹ thuật làm khuôn như sau:
Kỹ thuật làm khuôn bằng tay: Là phương pháp chế tạo khuôn thủ công nhằm tạo ra những khuôn đúc có kích thước, độ phức tạp hình dáng tùy ý và chỉ thích hợp cho sản xuất đơn chiếc hoặc hàng loạt nhỏ Kỹ thuật làm khuôn bằng tay có năng suất thấp, chất lượng không đồng đều, yêu cầu tay nghề người thợ cao và điều kiện làm việc nặng nhọc Có thể chia ra làm 03 hình thức làm khuôn chính:
1 Làm khuôn trên nền xưởng là dùng ngay nền nhà xưởng để chế tạo khuôn dưới Hình thức làm khuôn này được sử dụng cho sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ những sản phẩm đúc không yêu cầu độ bóng bề mặt cao, kích thước không cần chính xác Ưu điểm nổi bật của làm khuôn trên nền xưởng là không cần nhiều thiết bị và phụ tùng đặc biệt mà vẫn chế tạo được những sản phẩm đúc có kích thước lớn như thân máy công cụ hoặc máy rèn dập Tuy nhiên làm khuôn trên nền xưởng tốn nhiều lao động và đòi hỏi người thợ có tay nghề cao Khó khăn khi chế tạo khuôn trên nền xưởng là thiết kế hệ thống thoát khí cho hòm khuôn dưới Người ta khắc phục vấn đề này bằng cách lót ở dưới đáy một lớp xỉ, đá và ống dẫn khí nhằm tạo lối thoát khí lòng khuôn Khó khăn thứ hai là việc dầm chặt khuôn dưới trong quá trình làm khuôn Người ta phải dầm sơ bộ lòng khuôn theo biên dạng mẫu trước, sau đó đặt mẫu vào và tiếp tục dầm chặt thêm
2 Làm khuôn trong hòm khuôn: Trong sản xuất đúc, kỹ thuật làm khuôn trong hòm khuôn và dùng mẫu cắt rời được
sử dụng rất phổ biến với các ưu điểm về độ chính xác vật đúc cao hơn so với làm khuôn trên nền xưởng vì các hòm khuôn được định vị chính xác trong quá trình chế tạo Hình thức làm khuôn này giúp dễ dàng cơ khí hóa làm tăng năng suất và cải thiện điều kiện làm việc Làm khuôn trong hòm khuôn có thể là khuôn tươi hoặc khuôn khô tùy theo yêu cầu và độ chính xác vật đúc Khuôn khô chủ yếu dùng cho chi tiết lớn và phức tập Làm khuôn trong hòm khuôn có thể sử dụng mẫu nguyên cho
Trang 9vật đúc hình dạng đơn giản, có một mặt phẳng và nằm nhỏ gọn trong một hòm khuôn Làm khuôn dùng mẫu bổ đôi khi đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp trung bình hoặc dạng tròn Yêu cầu hai nửa mẫu và hai nửa khuôn phải lắp ghép với nhau thật chính xác để tránh hiện tượng lệch và sai kích thước vật đúc Làm khuôn xén được sử dụng cho hòm khuôn với mặt ráp khuôn là mặt cong phức tạp hay những mẫu đúc thành mỏng hoặc yêu cầu độ chính xác cao mà nếu bổ đôi mẫu sẽ không đảm bảo độ bền và độ chính xác Phương pháp làm khuôn xén tốn nhiều công và năng suất thấp nên chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc
Kỹ thuật làm khuôn bằng máy: Khuôn được chế tạo trên máy có chất lượng đồng đều và năng suất cao Làm khuôn bằng máy thích hợp trong sản xuất loạt vừa và loạt lớn Việc làm khuôn bằng máy yêu cầu phải có bộ mẫu và hòm khuôn tiêu chuẩn hóa nên đảm bảo việc lắp ráp khuôn chính xác, chắc chắn và thay thế nhanh chóng Quá trình chế tạo khuôn bằng máy bao gồm nhiều nguyên công khác nhau, trong đó hai nguyên công chủ yếu là dầm chặt hỗn hợp làm khuôn và rút mẫu khỏi khuôn Hai nguyên công này ảnh hưởng lớn đến chất lượng vật đúc Các khuyết tật như rỗ cát, rỗ hơi, nứt, sai lệch hình dạng và độ bóng bề mặt vật đúc đều do hai nguyên công này quyết định Khi làm khuôn bằng máy, lực tác dụng và số lần dầm chặt có thể điều chỉnh ổn định phù hợp với từng kích cỡ khuôn nên chất lượng khuôn đúc cao hơn so với làm khuôn bằng tay
Dầm chặt khuôn đúc là nguyên công nặng nhọc và quan trọng nhất giúp hỗn hợp làm khuôn có độ chặt đồng đều trên toàn
bộ thể tích của khuôn Nó được đo bằng độ dầm chặt δ(g/cm3) ứng với độ bền, độ thông khí Người ta phân biệt các phương pháp dầm chặt khuôn đúc như sau: ép, ép và rung, dằn, dằn và ép, bắn cát Dầm chặt khuôn đúc bằng cách ép gồm có ép từ trên xuống, từ dưới lên và ép hai phía
Rút mẫu khỏi khuôn cát sau khi đã dầm chặt khuôn có ảnh hường lớn đến năng suất làm khuôn và độ chính xác của chi tiết đúc Nếu rút mẫu bằng tay phải cẩn thận, khéo tay và thao tác dứt khoát nếu không sẽ làm vỡ cát lòng khuôn, tốn nhiều công sửa chữa và độ chính xác sản phẩm đúc kém Do đó quá trình rút mẫu được cơ khí hóa giúp cho chất lượng và năng suất khuôn đúc cao hơn Người ta dùng phương pháp rút mẫu bằng thanh đẩy khí nén hoặc phương pháp lật khuôn giúp việc rút mẫu được thực hiện dễ dàng, nhanh chóng và không ảnh hưởng đến khuôn Ngoài ra trên máy làm khuôn còn bố trí các cơ cấu rung khí nén để thay thế cho động tác gõ búa tác động lên mẫu nên việc rút mẫu đơn giản hơn
Trong chế tạo khuôn cát thì mẫu chính là công cụ chủ yếu nhằm tạo hình khuôn đúc Bộ mẫu gồm có mẫu tạo hình sản phẩm đúc, hộp ruột chế tạo lõi trong phôi đúc, mẫu các phần tử hệ thống rót, đậu hơi và đậu ngót Bộ mẫu thường có các yêu cầu về hình dạng chính xác, có độ bền cao để sử dụng nhiều lần, nhẹ dễ sử dụng và giá thành thấp
Trong sản xuất loạt nhỏ thường và đơn chiếc thường dùng mẫu gỗ Mẫu kim loại hoặc mẫu nhựa thường sử dụng cho sản xuất loạt lớn và hàng khối Ưu điểm của mẫu kim loại và mẫu nhựa thể hiện ở khả năng giữ được độ chính xác trong thời gian dài nên sử dụng được cho rất nhiều sản phẩm Tuy nhiên giá thành cao hơn từ 3 đến 5 lần so với mẫu gỗ nên cần phải tính toán hiệu quả kinh tế khi sử dụng
Gỗ là vật liệu có nhiều ưu điểm như nhẹ, dễ gia công cắt gọt, có thể dán ghép bằng keo và mộng, giá thành rẻ Nhược điểm của mẫu gỗ là cấu trúc không đồng nhất và hút ẩm dẫn đến hay bị cong vênh nên cần phải qua các công đoạn xử lý như sấy, ghép trái thớ, sơn chống thấm
2.2.2 Đúc trong khuôn kim loại
Đúc trong khuôn kim loại là rót kim loại lỏng vào khuôn được chế tạo bằng vật liệu kim loại Đây là một trong những phương pháp đúc tiên tiến có thể sản xuất ra vật đúc có độ chính xác và độ bóng bề mặt cao do bề mặt lòng khuôn kim loại được gia công cơ khí chính xác Khuôn kim loại có thể dùng được từ vài trăm lần đến hàng chục nghìn chi tiết nên thích hợp
áp dụng cho sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối
Tốc độ truyền nhiệt trong khuôn kim loại cao nên vật đúc đông đặc và nguội với tốc độ nhanh, kết quả là kim loại có tổ chức hạt nhỏ mịn và cơ tính cao
Trang 10Ưu điểm của phương pháp đúc trong khuôn kim loại thể hiện ở năng suất cao hơn từ 2 đến 5 lần so với đúc trong khuôn cát xét trong điều kiện cùng một diện tích nhà xưởng sử dụng Đúc trong khuôn kim loại giúp giảm giá thành vật đúc do giảm được lượng dư gia công cơ vì độ chính xác sản phẩm đúc cao hơn Phương pháp đúc trong khuôn kim loại tạo điều kiện dễ dàng cho việc cơ khí hóa và tự động hóa nhằm tăng năng suất lao động
Đúc trong khuôn kim loại có nhược điểm là giá thành chế tạo bộ khuôn cao nên phương pháp này chỉ mang lại hiệu quả kinh
tế trong sản xuất hàng loạt và hàng khối Khi dùng khuôn kim loại đúc vật liệu gang dễ dẫn đến hiện tượng biến trắng vật đúc nên thường phải kèm theo khâu ủ vật đúc Tuổi thọ khuôn kim loại giảm mạnh khi đúc các loại vật liệu kim loại đen (gang, thép) nên thông thường chỉ được sử dụng cho kim loại màu Ngoài ra khuôn kim loại không có khả năng thoát khí nên thường gây ra những khuyết tật của vật đúc Do đó trong quá trình sản xuất khuôn kim loại người ta thường phải thiết kế nhiều rãnh hơi để dẫn khí thoát ra ngoài khuôn Khuôn kim loại chịu nhiệt độ cao trong quá trình làm việc nên cần phải được chế tạo từ thép hợp kim chịu nóng Thông thường khuôn kim loại làm bằng vật liệu gang có thành phần 3,4 – 3,6%C, 1,8 – 2,2%Si, 0,9 – 1,0%Mn còn những vị trí quan trọng được làm bằng thép hợp kim
2.2.3 Đúc ly tâm
Đúc ly tâm là phương pháp chế tạo vật đúc dưới tác dụng của lực ly tâm Kim loại lỏng được rót vào khuôn có nước làm nguội đang quay với tốc độ nhanh Dưới tác dụng của lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố đều lên thành khuôn và đông đặc tại các vị trí đó Khuôn đúc có thể quay quang trục thẳng đứng hoặc quay quay trục nằm ngang hoặc nghiêng
Phương pháp đúc ly tâm đạt hiệu quả lớn nhất khi đúc các sản phẩm có hình dạng tròn xoay
Phương pháp đúc ly tâm có ưu điểm ở chỗ không cần chế tạo ruột đúc và hệ thống ống rót nên tiết kiệm được kim loại Sản phẩm đúc được làm nguội nhanh nên vật liệu có tổ chức nhỏ mịn Ngoài ra, kim loại lỏng tạo hình vật đúc dưới tác dụng của lực ly tâm nên tổ chức đồng đều và thành phần kim loại tinh khiết tập trung phía ngoài còn tạp chất và khí nhẹ hơn dồn vào phía trong nên vật đúc không có rỗ khí và rỗ xỉ
Hạn chế của phương pháp đúc ly tâm: Trong quá trình đúc ly tâm những chất điểm có tỷ trọng lớn sẽ nằm sát thành khuôn nên vật đúc dễ bị thiên tích thành phần Vì vậy đúc ly tâm không thể áp dụng cho tất cả các loại hợp kim Ngoài ra do lượng tạp chất tập trung tại lõi sản phẩm nên khi thiết kế phải tăng lượng dư cho gia công lỗ
2.2.4 Đúc áp lực
Đúc áp lực là phương pháp đúc mà kim loại lỏng được điền đầy vào lòng khuôn dưới tác dụng của áp lực từ bên ngoài Quá trình đúc áp lực gồm 04 bước chính bao gồm: Rót kim loại lỏng vào bể ép, điều khiển cho piston ép đẩy kim loại vào khuôn, giữ lực ép một thời gian (khoảng vài giây) rồi mở khuôn ép ra và đẩy vật đúc ra khỏi khuôn
Đúc áp lực được sử dụng rộng rãi trong chế tạo các chi tiết máy chính xác trong ngành hàng không, ô tô, điện tử Phương pháp này đặc biệt thích hợp cho sản xuất các loại vật đúc bằng hợp kim màu như kẽm, nhôm, magiê và đồng thau
Ưu điểm của phương pháp đúc áp lực: Năng suất cao, có thể sản xuất vật đúc hình dáng phức tạp, thành mỏng, lượng dư gia công rất nhỏ hoặc có thể không cần gia công Đúc áp lực có thể chế tạo vật đúc dày 0,8 mm mà không cần gia công cơ, độ chính xác cấp đạt được cấp 5 hoặc cấp 3, độ bóng bề mặt cấp 5 – 7 Phôi đúc có kích thước và độ bóng bề mặt cao Do kim loại vừa kết tinh trong khuôn lại chịu áp lực ép cao nên tổ chức kim loại nhỏ mịn, cơ tính cao
Hạn chế của phương pháp đúc áp lực thể hiện ở giá thành chế tạo khuôn đúc cao, chế tạo phức tạp và mất nhiều thời gian Đúc áp lực hạn chế áp dụng cho các chi tiết đúc có kích thước lớn Ngoài ra vật đúc có thể bị rỗ khí do kim loại điền đầy khuôn quá nhanh
Đúc áp lực thường áp dụng cho dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng loạt khối, và áp dụng đối với các chi tiết nhỏ
2.2.5 Đúc liên tục