hướng dẩn thiết kế công nghệ kim loại
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcIII. thiết kế mẫu và hộp lõi:1. nguyên tắc thiết kế mẫu:Sau khi thiết kế bản vẽ vật đúc xong cần thiết kế bộ mẫu. Với chi tiết đơn giản ngời thợ mẫu có thể căn cứ vào bản vẽ vật đúc (bản vẽ công nghệ đúc) để tự đề ra cách chế tạo mẫu).Với các chi tiết đúc phức tạp hoặc dạng sản xuất lớn thì phải thực hiện việc thiết kế bộ mẫu cẩn thận với đầy đủ các bản vẽ về mẫu, hộp mẫu và các đồ gá khác, trong đó có chỉ dẫn cách chế tạo, cách lắp ghép các bộ phận. Thờng công việc thiết kế mẫu đợc tiến hành ở phòng kỹ thuật đúc (luyện kim) và công việc này đòi hỏi ngời thiết kế phải nắm vững cả kỹ thuật đúc lẫn kỹ thuật chế tạo mẫu.Khi thiết kế bộ mẫu cần lu ý các vấn đề sau:- Cấu tạo mẫu và hộp lõi phải đơn giản, dễ chế tạo, thuận tiện cho việc làm khuôn, lõi và dễ lấy ra khỏi khuôn đúc và lõi.- Mẫu và hộp lõi phải đủ bền, nhẹ để dễ thao tác khi làm khuôn, lõi, ít miếng rời.- Mẫu và hộp lõi phải đảm bảo độ nhẵn bóng bề mặt và độ chính xác kích thớc và hình dáng.- Nếu mẫu là mẫu gỗ thì phải đảm bảo không bị giãn nở, co hay cong vênh nhiều, còn nếu là mẫu kim loại thì phải chống đợc sự ăn mòn.Khi chọn phơng án thiết kế bộ mẫu cần căn cứ vào các yếu tố sau đây:- Số lợng đúc: Đúc ít nên dùng mẫu gỗ có kết cấu đơn giản, rẻ. Khi số lợng vật đúc nhiều nên dùng mẫu gồ ghép nhiều lớp, gỗ có độ bền cao hoặc dùng mẫu kim loại. Có thể tham khảo bảng B.25 khi chọn vật liệu chế tạo bộ mẫu.- Cấp chính xác của vật đúc: Cấp chính xác của mẫu phải đảm bảo cấp chính xác của vật đúc, vì thế cấp chính xác của bộ mẫu (xem bảng B.27) cũng tơng ứng với cấp chính xác của vật đúc nhng sai lệch kích thớc cho phép đối với mẫu phải nhỏ hơn vì phải kể đến sai lệch gây ra trong khilàm khuôn. Nếu dùng gỗ làm vật liệu chế tạo mẫu thì để tăng bền, giảm biến dạng cong vênh nên dùng các biện pháp ghép gỗ theo nhiều lớp, sơn phủ bề mặt mẫu, phun kim loại ở bề mặt mẫu, còn nếu yêu cầu mẫu có độ chính xác và độ bền cao thì phải dùng mẫu nhựa, mẫu xi măng, mẫu thạch cao, mẫu kim loại thay cho mẫu gỗ. Dùng mẫu bằng kim loại độ chính xác đạt đợc không nhỏ hơn cấp I.- Kích thớc và hình dạng vật đúc: Kích thớc lớn và hình dạng phức tạp làm cho mẫu dễ bị biến dạng, vì thế với những mẫu lớn bằng gỗ có thể phải có phần cốt vững vàng, những phần mẫu dễ hỏng phải dùng gỗ cứng, bền hoặc nẹp kim loại, hoặc thay hẳn bằng kim loại.- Phơng pháp làm khuôn:Khi làm khuôn bằng tay, nếu làm khuôn trong 2 hòm khuôn thì nên dùng mẫu bổ đôi, còn nếu làm khuôn hòm giả hoặc xén cát thì nên dùng mẫu nguyên, dùng mẫu dỡng khi làm khuôn bằng dỡng gạtKhi làm khuôn trên máy mẫu thờng chế tạo cùng với tấm đỡ mẫu. Tấm đỡ mẫu có gắn mẫu đợc gọi chung là tấm mẫu. Trong sản xuất nhỏ mẫu và tấm đỡ mẫu 1 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúccó thể làm bằng gỗ, còn trong sản xuất hàng loạt mẫu và tấm đỡ mẫu bằng kim loại đợc hàn chặt với nhau.2. thiết kế kết cấu mẫu:2.1. mẫu gỗ:Bản vẽ mẫu gỗ phải đợc vẽ với đầy đủ các hình chiếu và mặt cắt kèm theo các kích thớc và dung sai chế tạo (B.27). Trên bản vẽ mẫu phải thể hiện rõ cách ghép gỗ (trên mặt cắt); độ xiên của mặt mẫu (B.10); các mảnh rời; các chốt định vị; thanh nhấc Chỉ có nh vậy ngời thợ mẫu mới có thể căn cứ vào bản vẽ mẫu mà chế tạo đ-ợc mẫu.STT Sơ đồ Chú thích2Vẽ toThấyCắtVẽ nhỏThấyCắtHình 37- Ký hiệu gỗMặt thẳng góc với lõiMặt bụng ván gỗ song song với lõiMặt bụng ván gỗ song song với lõi i = Số lớpn = Số ván trong một lớpBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúc1Đĩa 3 Z 4 cung g ì DSố lớp i = 3Số cung n = 42Vành i lớp Z n cung g ì dDVí dụ ở đây: Vành 3 Z 6 cung 20 ì 2505003Trụ D ì lTrụ i ì g ì D ì l(ghép nhiều lớp)Trụ i Z n ì g ì D ìlHình 38- Ký hiệu ghép phôi đĩa, vành và trụ3 n = Số ván trong một lớpi = Số lớpn = Số ván trong một lớpi = Số lớpn = Số vánBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcHình 39- Kiểu và ký hiệu ghép phôi tấm phẳngSTT Sơ đồ Chú thích1Tấm n ván g ì s ì l2Tấm n ván g ì s ì l3Tấm n ván g ì s ì l4 A- Tấm n ván g ì s ì l B- Tấm n ván g ì s ì l5Tấm n ván g ì s ì l6Tấm n ván g ì s ì l7 Tấm i lớp n ván g ì s ì l n số ván ở lớp trên i số lớp8Tấm i lớp n ván g ì s ì l4 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcKhi thiết kế mẫu gỗ cần rất quan tâm đến việc ghép gỗ. Khi xẻ ván gỗ song song với lõi cây gỗ ta sẽ đợc tấm ván có hai mặt khác nhau. Mặt bụng là mặt gần lõi hơn, còn mặt lng xa lõi hơn. Khi khô ván gỗ luôn có xu hớng bị cong lồi ở mặt bụng. Vì thế khi thay đổi độ ẩm gỗ rất dễ bị cong vênh. Do đó để mẫu không bị biến dạng khi thiết kế và chế tạo cần phải ghép gỗ bằng nhiều mảnh theo cả chiều rộng lẫn chiều dày. Mẫu cần có độ bền cao, sử dụng lâu dài thì phải ghép nhiều lớp ván mỏng, mẫu dùng cho sản xuất đơn chiếc có thể ghép ít hơn. Những tấm xếp cạnh nhau nên bố trí ngợc thớ (tấm mặt bụng kết tấm mặt lng, hai lớp sát nhau nên bố trí thẳng góc).Để đơn giản cho việc vẽ bản vẽ mẫu, ngời ta sử dụng hệ thống các ký hiệu để chỉ hớng vân gỗ (xem hình vẽ H.37). Mặt gỗ cắt qua kẻ nét sọc chéo, dùng hai mũi tên song song và ngợc chiều để ký hiệu hớng của thớ gỗ. H.38 ký hiệu ghép phôi đĩa, vành và trụ, còn H.39 ký hiệu ghép phôi tấm phẳng.Ghép gỗ có thể thực hiện bằng cách dán keo ván ép để đạt độ bền cao, hoặc dùng chốt định vị hay vít ghép tiếp xúc khi độ bền mẫu không cần cao nhng cần chế tạo mẫu nhanh, dễ tháo (H.40). Đây là cách phổ biến nhất, cho phép không chỉ ghép đợc các thành mẫu và thành hộp ruột mà dùng ghép cả những phôi lớn tơng đối phức tạp. Ghép bằng mộng (H.41) tốn công nên ít đợc dùng hơn.5Hình 40- Ghép tiếp xúc các thành mẫu và hộp lõiA. Các kiểu ghép: a) Dùng định vị; b,d) Dùng chốt gỗ;c) Dùng vít; e) Dùng chốt gỗ và vít: 1.chốt; 2.vítB. Kích thước mối ghép: a) Ghép thành mẫu bằng vít;b) Ghép thành hộp lõi bằng vít; c) Ghép bằng chốt và vít Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcTrong mẫu và hộp lõi bao giờ cũng có phần cốt tạo nên hình khối và xác định kích thớc cơ bản. Những phần phụ nh các miếng nhỏ, vấu, gân, mặt bích th ờng chế tạo riêng rồi ghép vào sau. Độ bền của mẫu phụ thuộc chủ yếu vào phần cốt đó.Miếng rời làm bằng gỗ rắn, bền hoặc bằng kim loại. Trên bản vẽ mẫu đờng biên giới giữa miếng rời và phần mẫu chính đợc vẽ bằng một nét đậm. Miếng rời có thể đ-ợc gắn vào mẫu bằng đinh (miếng rời nhỏ), dùng mộng ghép mang cá, bằng chốtChốt định vị giúp lắp ghép chính xác hai nửa mẫu với nhau hoặc hai nửa hộp lõi. Chốt thờng làm bằng gỗ rắn với các đờng kính 6, 8, 10, 12, 15, 20 hoặc 25 tuỳ theo cỡ mẫu và hộp lõi. Chốt gắn chặt ở nửa mẫu trên đóng sâu một đoạn gấp rỡi đ-ờng kính, lắp căng không bôi keo để khi hỏng có thể thay thế. Phần nhô ra dài bằng đờng kính chốt, vật tròn để dễ gắn vào lỗ chốt định vị ở nửa khuôn dới. Chốt cũng có thể làm bằng kim loại.Thanh nhấc để rút mẫu ra khỏi khuôn. Với mẫu vừa và nhỏ gắn ở mặt phân mẫu một tấm kim loại có khoan một hoặc hai lỗ. Lỗ trơn dùng để đánh động, lỗ ren để vặn thanh nhấc vào để rút mẫu lên (H.42a). Với mẫu lớn gắn hai hoặc bốn thanh nhấc (là dải thép có lỗ để móc cầu trục) ở mặt mẫu thẳng đứng (H.42b).6Hình 41- Ghép bằng mộng mang cávà mộng thẳng có dùng thêm chốt để cố định mộngHình 42- Thanh nhấcVài kiểu dùi nhấc dùng cho mẫu nhỏ;B) Thanh nhấc dùng cho mẫu lớn Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúc2.2. mẫu kim loại:Mẫu kim loại chủ yếu dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối vì có u điểm bền, dùng đợc lâu, không thay đổi kích thớc và bề mặt nhẵn.Về kết cấu nếu mẫu nhỏ (kích thớc <50x50x30) thì dùng mẫu đặc; mẫu lớn hơn làm rỗng, thành mỏng có thêm gân tăng cứng vững với chiều dày gân bằng 0,6 ữ 0,8 chiều dày thành mẫu (H.43). Hình dáng và số lợng gân phụ thuộc kết cấu của mẫu (H.44). Độ xiên của mẫu và hộp lõi có thể lấy nhỏ hơn của mẫu gỗ. (Các trị số độ xiên của mẫu gỗ xem bảng B.10).Miếng rời ở mẫu kim loại có thể dùng mộng mang cá hoặc mộng đặt. Còn đậu ngót, đậu hơi và ống rót đợc gắn vào mẫu bằng nhiều cách (xem hình vẽ H.45).Kết cấu hộp lõi kim loại do hình dáng, kích thớc lõi và công nghệ chế tạo lõi quyết định. Có thể chọn các kiểu hộp lõi giới thiệu trên hình vẽ H.46 tuỳ thuộc vào hình dáng lõi. Chiều dày thành hộp lõi xem hình vẽ H.47, chiều dày gân cứng vững bằng 0,75 chiều dày thành, độ xiên 0,5 ữ1,50, khoảng cách giữa các gân cứng vững xem hình vẽ H.48Kích thớc bao ngoài trung bìnhKiểu IKiểu IIA/B = 1,25 A/B = 1,5 A/B = 2a b a b a B250ữ500160 140 175 130 195 105 210500ữ750200 180 225 160 240 135 270750ữ1100250 220 275 200 300 170 3401100ữ1500320 280 350 260 390 215 4301500ữ2000400 360 450 320 480 270 5407Chi?u dày thànhK?ch thước trung bìnhHợp kim nhômGangĐồng thanhHình 43- Chiều dày thành mẫukim loại phụ thuộc vào kích thướcbao ngoài của mẫuKiểu 1Kiểu 2Hình 44- Bố trí gântăng cứng ở mẫu kim loại Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcSơ đồKý hiệuTên Sơ đồKý hiệuTêna HLHộp lõi nguyênđ HLĐkHộp lõi bổ đứng, kínb HLeHộp lõi nguyên có tấm ép thêm ở trêne HLNhHộp lõi bổ nằm, hởc HLĐhHộp lõi bổ đứng, hởg HLNkHộp lõi bổ nằm, kín (ruột làm 2 nửa rồi ép dán)d HLĐHộp lõi bổ đứng có tấm ép thêmh HLGHộp lõi lắp ghép8Mi?ng rờiMẫu ch?nhHình 45- Các miếng rời ở mẫu kim loạia) Dùng mộng mang cá (a.góc nhọn; b.góc tròn);b) Dùng mộng đặt; c) Dùng chốt ống rót, đậu ngót, đậu hơi;1. đầu gác; 2. mặt phân mẫu; 3. mẫu; 4. đậu ngót;5. núm cầm; 6. chốt định vị Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcHình 46- Các kiểu hộp lõiVới hộp lõi bằng gỗ và độ bền thấp chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, làm lõi bằng tay. Để tăng bền cho các hộp lõi gỗ để có thể dùng làm lõi ngời ta thờng nẹp thêm tôn ở những bề mặt quan trọng và những góc lợn hoặc dùng vỏ hộp bằng kim loại (xem H.49)Hình 47- Chiều dày thành hộp lõi kim loạiHình 48- Bố trí gân tăng cứng ở hộp lõi kim loạiKích thớc ngoài AmmChiều dày thành, mmA/b>2 A/b<290ữ120 6ữ8120ữ260 8ữ10260ữ500 10ữ12 12ữ14500ữ800 12ữ14 14ữ16800ữ1250 14ữ16 16ữ18Chiều dài hộp A, mmSố ô gânA/B=1,0ữ1,5 A/B=1,5ữ2,0A/B2,0a b a b a bHmin, mm<260 <3260ữ500 3ữ4500ữ800 4ữ5800ữ1250 5ữ71250ữ2000 6ữ8b=a1ữ22ữ33ữ44ữ65ữ7b=a1 12ữ3 1ữ253ữ4 2ữ3104ữ5 3ữ45ữ6 4ữ5159Hình 49- Vỏ hộp lõi vạn năng Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcCũng nh với mẫu bản vẽ hộp lõi gỗ cần thể hiện rõ cách ghép gỗ, các mảnh rời, chốt định vị hai nửa hộp lõi, cũng nh cách kẹp chặt hai nửa hộp lõi (xem hình vẽ H.50, 51, 51).- Gân tăng cứng có chiều dày khoảng 0,75 chiều dày thành, độ xiên 1,50 với gân thấp, 0,50 với gân cao (trên 200mm). Khoảng cách giữa gân xem ở hình H.4810Hình 50- Kẹp hai nửa hộp lõi bằng nêm gỗ.Chiều ngang của kẹp a = 60ữ100mm; Chiều dày của kẹp b = 40ữ60mm;Chiều ngang của nêm K = 20ữ40mm; Chiều dày của nêm b2 = 20ữ30mm;Chiều dài đầu kẹp c = 60ữ80mm; Độ sâu của rãnh kẹp b1 = 15ữ25mm;Hình 51- Kẹp kim loại để giữ hai nửa hộp lõi.a) Kẹp bằng thép dập: 1,3-tai; 2-kẹp;b) Kẹp đúc: 1,3-tai; 2-kẹp.Hình 55- Hòm nhỏ1- Bạc định tâm; 2- Trụ hòm;3- Tay cầm bằng sắt đúc hàn;4- Tai đỡ bạc; 5- Gờ để chốt đẩy tỳ vào; 6- Gờ để lắp kẹp nêm; 7- Tay cầm đúc liền; 8- Bạc dẫn hướng.Hình 56- Hòm cỡ trung1- Bạc định tâm; 2 và 8- Trụ hòm; 3- Gân ngoài; 4- Tai đỡ bạc;5- Gờ kẹp nêm; 6- Bá hòm;7- Bạc dẫn hướng. [...]... Thuật Chế Tạo Máy đúc Hớng dẫn thiết kế công nghệ Hình 57- Hòm hàn 1- Tai đỡ bạc; 2- Bạc định tâm; 3- Trụ hòm; 4- Tay cầm; 5- Lỗ thoát hơi ở thành hòm; 6- Bạc dẫn hướng; 7- Tai kẹp nêm V chọn hỗn hợp làm khuôn, lõi: Tuỳ thuộc loại hợp kim đúc, khối lợng của vật đúc, phơng án công nghệ đúc (khuôn, lõi khô hay tơi ) mà chọn hỗn hợp làm khuôn, lõi cho phù hợp Khi thiết kế công nghệ đúc có thể tham khảo các... phoi vụn và các loại fero hợp kim nhu FeSi, FeMn Gang đúc đợc đa vào lò nấu với tỷ lệ 30 ữ 50 %, gang vụn 20 ữ 30 %, thép vụn 0 ữ 10 % và các vật liệu về lò 30 ữ 35 %, các loại vật liệu kim loại khác (nh fero hợp kim, quặng) 1 ữ 2 % Để tính tỷ lệ các thành phần vật liệu kim loại trong mẻ liệu thờng dựa vào hàm lợng Si và Mn Giả sử cần phải xác định thành phần của ba loại vật liệu kim loại để nấu: vật... hành làm khuôn theo một quy trình nhất định phù hợp với phơng án công nghệ đúc đã chọn Quy trình làm khuôn, lõi phải đợc thuyết minh ró ràng, đầy đủ để thợ làm khuôn đúc thực hiện (xem phần C- thí dụ về thiết kế công nghệ đúc trong khuôn cát) Vi tính phối liệu: Gang thờng đợc nấu trong lò đứng Trong lò đứng ngời ta xếp than, đá vôi và kim loại thành từng lớp, tuần tự từ đáy lò lên phía trên Thông thờng... trình trên chúng ta sẽ biết đợc số phần trăm khối lợng yêu cầu của mỗi loại vật liệu cần để nấu (X, Y, Z) Nếu có 4, 5, 6 loại vật liệu đem nấu thì cũng lập hệ phơng trình nh, vậy sao cho số phơng trình bằng số ẩn thì sẽ giải đợc, hoặc là chỉ chọn 3 loại vật liệu (3 ẩn số) và 12 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy đúc Hớng dẫn thiết kế công nghệ lập hệ 3 phơng trình nh trên, các thành phần còn lại đợc quy định... cộng thêm tỷ lệ cháy hao của chúng khi nấu luyện mới ra đợc thành phần hoá học của kim loại cần phối liệu Thông thờng chỉ tính cháy hao cho hai nguyên tố là silic và mangan Silic cháy hao 10 ữ 20 % (theo khối lợng), còn mangan cháy hao 15 ữ 25% Các nguyên tố 11 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy đúc Hớng dẫn thiết kế công nghệ khác chỉ chú ý tới khi có yêu cầu đặc biệt P đợc coi là ít thay đổi khi nấu, S... không có nghiệm âm cần đa thêm fero mangan vào thành phần mẻ liệu - Điểm M nằm trong vùng 3 Để không có nghiệm âm phải dùng cả hai loại fero silic và fero mangan vào thành phần mẻ liệu - Điểm M nằm trong vùng 4 Phải thay thế một trong ba loại vật liệu kim loại đã chọn bằng một loại vật liệu khác để điều chỉnh cho điểm M nằm trong tam giác mới đợc tạo ra Sau khi đã kiểm tra và sử lý để điểm M nằm trong... toán thực tế tính thành phần các vật liệu kim loại đa vào phối liệu (X, Y, Z) không cho phép có nghiệm âm Vì vậy trớc khi lập hệ phơng trình cần kiểm tra để loại trừ khả năng có nghiệm âm theo phơng pháp sau: Trên hệ toạ độ thẳng góc (trục hoành biểu thị lợng Si, trục tung biểu thị lợng Mn) ta định ra tọa độ A (Mnx , Six ); B(Mny , Siy ); C(Mnz , Siz ) ứng với ba loại vật liệu cần xác định tỷ lệ (xem hình... mỗi lớp than phải có chiều cao 200 ữ 250 mm để đảm bảo không xảy ra hiện tợng lẫn mẻ (phần dễ chảy của lớp kim loại phía trên chảy rồi mà phần khó chảy của lớp phía dới vẫn cha chảy hết) Khối lợng than một mẻ phụ thuộc vào đờng kính lò nấu (xem bảng B.31) Khi nấu luyện bình thờng tỷ lện than /kim loại khoảng 10 ữ 12 % Khi có thêm thép vụn thì tỷ lệ than/gang phải lớn hơn (15 ữ 20 %) (xem bảng B.32) Thành... Sau khi đã kiểm tra và sử lý để điểm M nằm trong tam giác ABC thì có thể lập hệ phơng trình nh đã trình bày ở trên để xác định các giá trị X, Y, Z 13 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy đúc 14 Hớng dẫn thiết kế công nghệ ... khối lợng Z Các thành phần hoá học cacbon C, mangan Mn và silic Si tơng ứng với các loại vật liệu số 1, số 2 và số 3 đợc ký hiệu là Cx, Mnx, Six; Cy Mny, Siy và Cz, Mnz, Siz; Khi nấu lợng Mn bị cháy hao (%) ký hiệu là Mnch, lợng Si bị cháy hao là Sich Nếu ký hiệu thành phần (%) trung bình Mn, Si và C trong vật liệu kim loại đem nấu là Mnvlkl, Sivlkl, Cvlkl; Trong gang lỏng (vật đúc) là Mnvd, Sivd, Cvd . MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúcIII. thiết kế mẫu và hộp lõi:1. nguyên tắc thiết kế mẫu:Sau khi thiết kế bản vẽ vật đúc xong cần thiết kế bộ mẫu. Với. MáyHớng dẫn thiết kế công nghệ đúccó thể làm bằng gỗ, còn trong sản xuất hàng loạt mẫu và tấm đỡ mẫu bằng kim loại đợc hàn chặt với nhau.2. thiết kế kết cấu