Giáo trình môn kỹ thuật chế tạo máy: Hướng dẫn thiết kế công nghệ đúc

Muèn vËy nªn chän mÆt r¸p khu«n qua tiÕt diÖn lín nhÊt; chän sao cho lßng khu«n réng vµ lßng khu«n trªn nªn chän n«ng h¬n lßng khu«n d − íi ®Ó gi¶m chiÒu cao vµ träng l − îng cña nöa k[r]

Giáo trình mơn kỹ thuật chế

tạo máy

Hướng dẫn thiết kế công nghệ đúc

Lời nói đầu

Nm chng trỡnh đào tạo đại học ngành khí tr−ờng đại học kỹ thuật công nghiệp Kỹ thuật chế tạo máy môn học kỹ thuật sở giới thiệu ph−ơng pháp chế tạo phôi chi tiết máy dùng ngành chế tạo máy nhiều ngành khác kinh tế quốc dân Môn học cung cấp kiến thức trình sản xuất đúc, hàn rèn dập, h−ớng dẫn cách thiết kế công nghệ chọn dụng cụ, thiết bị để thực q trình cơng nghệ

Để thực đ−ợc mục tiêu nêu môn học, gắn học với hành, với việc tiếp nhận kiến thức qua ch−ơng trình học học tập lý thuyết theo giáo trình mơn học, ng−ời học cịn phải thực thí nghiệm tập thực hành Tài liệu tập môn học kỹ thuật chế tạo máy giúp cho ng−ời học có sở điều kiện thuận lợi để thực đ−ợc tập mơn học đ−ợc giao q trình học tập, giúp ng−ời học làm quen có khả thiết kế công nghệ chế tạo loại phôi chi tiết máy có kết cấu t−ơng đối đơn gin

Tài liệu đợc tập thể giảng viên môn Công nghệ kim loại biên soạn, PTS Lê Cao Thăng làm chủ biên Phân công biên so¹n nh− sau:

Phần I: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Mục A, B C – PTS Lê Cao Thăng Mục D – GV Bùi Ngọc Trõn

Phần II: Hớng dẫn thiết kế công nghệ rèn tự GV Vũ Đình Trung

Phần III: Hớng dẫn thiết kế công nghệ dập thể tích máy búa PTS Lê Cao Thăng

Phần IV: Hớng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy GV Phạm Việt Bình

Để thuận tiện cho việc sử dụng, phần đợc in thành tập riêng

Cỏc tác giả mong tập tài liệu giúp ích cho sinh viên trình học tập tr−ờng Tài liệu dùng để tham khảo cho bạn đồng nghiệp, kỹ s− công tác kỹ thuật

Những ý kiến đóng góp để hiệu chỉnh, bổ sung nâng cao chất l−ợng cho lần xuất sau xin gửi địa chỉ:

Phần I - h−ớng dẫn thiết kế cụng ngh ỳc

Đề bài:

Thit k công nghệ đúc chi tiết (đ−ợc định theo vẽ đề số ) với điều kiện sản xuất nhỏ, mẫu gỗ, làm khuôn cát tay Vật liệu chi tiết vật liệu mẻ kim loại đ−ợc định theo số đầu đề tập

Nhiệm vụ cụ thể: 1) Phần vẽ:

a) Bản vẽ công nghệ đúc (bản vẽ vật đúc) (A2) b) Bản vẽ mẫu, hộp lõi (A1)

2) PhÇn thut minh:

a) Phân tích tính cơng nghệ kết cấu vật đúc b) Cách chọn mặt phân khuôn

c) Thuyết minh trình làm khuôn

d) Các tính toán: Hệ thống rót, ngót, hơi, mẻ liệu kim loại, lực kẹp giứ hai nửa khuôn

a H−ớng dẫn thực tập thiết kế công nghệ đúc

D−ới h−ớng dẫn trình tự b−ớc tiến hành để làm tập thiết kế công nghệ đúc, chủ yếu dùcho ph−ơng pháp làm khuôn tay để đúc vật đúc gang xám

I Nghiên cứu vẽ chi tiết đúc, phân tích tính cơng nghệ nó, đề xuất kiến nghị sửa đổi hình dạng, kết cấu

cho phù hợp với khả sản xuất đúc

Khi thiết kế công nghệ chi tiết đúc ta phải nghiên cứu vẽ chi tiết đúc để hiểu hình dáng, kích th−ớc, điều kiện làm việc, vị trí chi tiết máy, đặc điểm vật liệu chế tạo chi tiết nh− yêu cầu lý tính toàn chi tiết, phần chi tiết, cách gia cơng chi tiết sau v.v Tìm hiểu đầy đủ thiết kế cơng nghệ có chất l−ợng tốt, sản phẩm đúc đạt đ−ợc hiệu kinh tế cao, vật đúc bị h− hỏng

1 Đọc vẽ chi tiết đúc:

Muốn hình dung đ−ợc chi tiết phải đọc kỹ vẽ Đó địi hỏi tr−ớc tiên ng−ời thiết kế cơng nghệ đúc Khi hình dung đ−ợc chi tiết đúc cách đầy đủ có điều kiện để chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn, thiết kế lõi, đậu ngót hệ thống rót, vật làm nguội, l−ợng d− gia công l−ợng d− công nghệ cách thích hợp quy mơ sản xuất trang thiết bị có phân x−ởng

2 tìm hiểu điều kiện làm việc chi tiÕt :

sống tr−ợt phận quan trọng khơng cho phép có khuyết tật đúc phải đặt phần nằm khn d−ới v.v

3 nghiên cứu đặc điểm vật liệu chế tạo yêu cầu lý tính chi tiết :

Mỗi hợp kim đúc có đặc điểm riêng tính đúc, thiết kế cơng nghệ cần phải ý để có biện phám cơng nghệ thích ứng (ví dụ để l−ợng trừ co mẫu khác t−ơng ứng với hợp kim đúc; Chú ý thiết kế hệ thống rót có khả điền đầy vật đúc hợp kim có độ chảy lỗng kém; Có biện pháp chống nứt vật đúc hợp kim truyền nhiệt kém) Dùng ph−ơng pháp đúc đạt độ xác cao để đảm bảo kích th−ớc chi tiết đúc đáp ứng đ−ợc yêu cầu vẽ mà khơng cần gia cơng khí với hợp kim khó gia cơng khí nh− thép chịu mài mòn (thép mangan cao), thép chịu axit (thép silic)

4 tìm hiểu cách gia công chi tiết, vị trí gá lắp chi tiết gia công c¬ khÝ

Những hiểu biết cách gia cơng, vị trí gá lắp chi tiết gia cơng khí giúp cho ng−ời thiết kế cơng nghệ đúc việc chon mặt phân mẫu, ráp khuôn, quy định l−ợng d− cơng nghệ đ−ợc hợp lý, xác, nh− tạo điều kiện cho việc gia công khí đ−ợc thuận lợi, chi phí gia cơng bị sai hỏng

5 Đề xuất ý kiến để sửa đổi hình dáng, kết cấu chi tiết đúc

Sau đọc vẽ chi tiết đúc, tìm hiểu điều kiện làm việc, đặc điểm vật liệu, cách gia cơng khí sau đúc thấy có phần chi tiết có hình dang kết cấu không hợp lý (không đảm bảo cho q trình đúc q trình gia cơng khí đ−ợc thuận lợi, khơng đảm bảo đ−ợc chất l−ợng vật đúc ) ng−ời thiết kế công nghệ đúc cần thảo luận đề xuất với ng−ời thiết kế chi tiết đúc ng−ời thiết kế gá lắp gia cơng khí (trong phạm vi sinh viên thực tập đúc thảo luận đề xuất ý kiến sinh viên với giáo viên h−ớng dẫn) thay đổi hình dáng kết cấu chi tiết đúc cho phù hợp với khả sản xuất Mọi thay đổi hình dáng kết cấu chi tiết đúc cho phù hợp với công nghệ đúc không đ−ợc làm ảnh h−ởng tới khả làm việc

II Thiết kế vật đúc

1 Chọn vị trí vật đúc khn rót:

Vị trí vật đúc khn lúc rót th−ờng chọn theo ph−ơng pháp làm khn, cách bố trí hệ thống rót, l−ợng d− gia cơng khí l−ợng d− cơng nghệ, kích th−ớc hịm khn Khi chọn vị trí vật đúc khn rót cần ý:

- Những phần quan trọng chi tiết cần sít chặt, bề mặt gia công quan trọng, lớn nên đặt phần d−ới khn (ví dụ phần sống tr−ợt thân máy tiện, bề mặt bánh )

- Nếu nguyên nhân mặt gia cơng quan trọng bắt buộc phải đặt quay phía phải tạo điều kiện để khuyết tật đúc (rỗ co, rỗ xỉ, rỗ khí ) sinh phần vật đúc mà đúc cắt bỏ (đậu hơi, đậu ngót, phần gia cơng khí )

- Những vật đúc hợp kim có độ co lớn đơng nguội rót phải đặt vị trí đảm bảo cho h−ớng đơng kim loại khn phía bổ ngót cho đậu ngót

- Đặt phần vật đúc có thành mỏng rộng phía d−ới khn nằm nghiêng lúc rót để tránh khuyết tật nh− thiếu, khớp vật đúc

2 chọn vị trí mẫu làm khuôn, chọn mặt ráp khuôn mặt phân mẫu:

Vic chn vị trí mẫu làm khn nh− mặt ráp khn có ảnh h−ởng lớn đến q trình kỹ thuật làm khn độ xác vật đúc Chọn mặt ráp khuôn nên vào dẫn sau đây:

- Đảm bảo cho trình làm khuôn đ−ợc dễ dàng, thuận lợi (rút đ−ợc mẫu khỏi khuôn dễ dàng sau làm khuôn đảm bảo cho việc sửa khuôn đ−ợc thuận tiện, việc thao tác làm khuôn lắp đ−ợc dễ dàng ) Muốn nên chọn mặt ráp khuôn qua tiết diện lớn nhất; chọn cho lịng khn rộng lịng khn nên chọn nơng lịng khn d−ới để giảm chiều cao trọng l−ợng nửa khn

- Mặt ráp khn vị trí mẫu khuôn nên chọn cho kết mẫu đơn giản, phần lắp rời tốt để giảm chi phí chế tạo mẫu khn, đảm bảo độ bền cứng vững mẫu

- Mặt ráp khn vị trí mẫu khn nên chọn cho khn có mặt ráp khuôn mặt ráp khuôn đồng thời mặt phân mẫu, điều làm cho cấu tạo khc đúc đơn giản, cho phép làm khuôn máy vật đúc đạt độ xác Để thực dẫn có tr−ờng hợp ng−ời ta dùng thêm lõi để tạo hình bề mặt bên phức tạp vật đúc (Hình 1)

- Mặt ráp khn nên mặt phẳng Nếu phải dùng đến ụ cát ụ cát nên nằm khn d−ới (Hình 2)

- Mặt ráp khn nh− vị trí mẫu làm khuôn nên chọn cho số lõi nhất, đ−ợc nên dùng thêm ụ cát thay cho lõi Điều làm giảm thời gian chế tạo lắp ráp lõi, nâng cao độ xác vật đúc, giảm bavia chỗ mối ráp khn lõi (Hình 3) Chiều cao ụ cát nằm phần khn d−ới Hd ≤ D, cịn ụ cát nằm phần khuôn Htr≤ 0,3D (D đ−ờng kính ụ cát) tr−ờng hợp làm khuôn cát t−ơi máy Khi làm khuôn tay giảm trị số gần nửa - Mặt ráp khn vị trí mẫu làm khuôn nên chọn cho chiều cao

2

- Lật nửa hịm khn d−ới lên, lắp phần mẫu vào phần d−ới - Đặt hịm khn lên hịm khn d−ới định vị hai hịm

- L¾p hệ thống rót, hơi, rắc cát vàng phân cách hai nưa khu«n

- Phủ cát áo, cát đệm, đầm chặt, gạt phẳng, xiên lỗ thoát hơi, rút mẫu ống rót, phễu rót

3

- LËt hßm khuôn trên, lấy mẫu phận mẫu hệ thống rót khỏi khuôn, sửa lại lòng khuôn mặt phân khuôn

- Lấy mẫu khỏi hòm khuôn dới, sửa lại lòng khuôn mặt phân khuôn

4 thuyết minh quy trình làm lõi:

Nguyên

công Hình vẽ Thuyết minh

1

Lắp miếng rời vào hộp lõi, đổ hỗn hợp làm lõi vào hốc lõi đầm chặt, gạt phẳng làm đ−ờng thoát cho lõi

2

- Tháo nửa hộp lõi Tháo miếng rời No1, No1 Lật úp lõi xuống khay đỡ lõi

- Gâ nhĐ råi th¸o nèt nưa hép lâi d−íi Th¸o c¸c miÕng rêi No1, No1

- Đ−a lõi khay đỡ lõi sấy khô

vi tÝnh phèi liƯu:

1 Với lị có đ−ờng kính φ600mm, vào bảng B.31 ta xác định đ−ợc l−ợng than cốc cho mẻ liệu 35kg l−ợng đá vôi cho mẻ liệu 10kg

Trong tr−ờng hợp cho phối liệu không dùng 10% sắt thép vụn nên theo bảng B.32 chọn tỷ lệ than cốc/kim loại mẻ 10%, nghĩa khối l−ợng kim loại mẻ 350kg

2 Mác gang cần đúc GX15-32 Theo bảng B.34 GX15-32 có thành phần hóa học: 3,5ữ3,7% C; 2,0ữ2,4% Si; 0,5ữ0,8% Mn; <0,3% P <0,15% S Ta lấy trị số trung bình thành phần để tính tốn: 2,2% Si 0,7% Mn Với tỷ lệ cháy hao cho ta cần nấu loại gang từ phối liệu có thành phần nh− sau:

%Si = 1,15 x 2,2 = 2,53 %Mn = 1,20 x 0,7 = 0,84

3 TÝnh tû lƯ gi÷a GD2, GM2, sắt thép vụn mẻ liệu kim loại

Căn vào bảng B.34, B.35 B.36 ta biết đợc thành phần hóa học GD2: 2,4 %Si; 1,1%Mn

GM2: 2,0 %Si; 0,5%Mn S¾t thÐp vơn: 0,3 %Si; 0,3%Mn

Ký hiƯu A điểm ứng với thành phần Mn Si GD2: A(1,1; 2,4) B điểm ứng với thành phần Mn Si GM2: A(0,5; 2,0) C điểm ứng với thành phần Mn Si

sắt thép vụn: A(0,3; 0,3) Nối điểm A, B, C đ−ợc tam giác ABC hệ tọa độ thành phần Si Mn Nừu gọi điểm M điểm biểu diễn hàm l−ợng phối liệu cần tính Trên đồ thị ta thấy diểm M(0,84; 2,1) thuộc vùng 1, để X, Y, X d−ơng ta phải dùng FeSi 45 để điều chỉnh cho M dịch chuyển M(0,84; 2,53)

Lập ph−ơng trình bậc X, Y, Z: X+ Y + Z =

2,4X + 2,0Y + 0,3Z = 2,1 100 1,1X + 0,5Y + 0,3Z = 0,84 100

X≈ 59; Y≈ 34; Z 7;

Vậy mẻ liệu kim loại bao gồm: Than cốc: 35kg

Đá vôi: 10kg

GD2 206 100

350

59 =

= kg

GM 119 100

350

34 =

= kg

S¾t thÐp vôn 25 100

350

7 =

= kg

Fer« silic 45 2,7 100 350 15 , 45

100 ) , 53 ,

( − =