Bài giảng Cơ khí đại cương - Chương 4: Cấu tạo khuôn đúc. Chương này gồm có những nội dung chính sau: Ưu điểm chung của đúc, nhược điểm chung của đúc, quá trình sản xuất đúc, các công nghệ đúc, đúc các hợp kim,... Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.
4.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI 4.1.1 Thực chất Là P2 chế tạo phôi : Nấu chảy KLoại (Hợp Kim) Rót vào khn đúc (có hình dáng k/t vật vần đúc) Đông đặc Vật đúc (hình dạng giống lịng khn đúc) Kim loại lỏng Lịng khn Chi tiết đúc (Sử dụng ngay) Khn đúc Vật đúc Phôi đúc (qua gia công CK tăng độ xác, độ bóng) Sau đơng đặc Vật đúc DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI 4.1.2 Đặc điểm Ưu điểm Nhượcđiểm Đúc từ loại vật liệu khác nhau: Gang Thép Kim loại màu Các loại hợp kim, v.v Khối lượng Vật đúc: gam hàng trăm Tốn KL cho hệ thống rót Có thể chế tạo Vật đúc có hình dạng, kích thước phức tạp: Thân máy cơng cụ Vỏ động Có nhiều khuyết tật ( thiếu hụt, rỗ khí…) mà phương pháp khác khó khăn khơng thực Đúc nhiều lớp KL khác vật đúc Khó khăn việc kiểm tra khuyết tật bên vật đúc Cơ khí hố, Tự động hố Độ xác không cao Giá thành rẻ, sản xuất linh hoạt, suất cao DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI 4.1.3 Phân loại Chỉ tiêu: vật liệu làm khuôn Khuôn cát Khuôn kim loại …… Chỉ tiêu: phương pháp đúc Đúc áp lực Đúc ly tâm DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Đúc liên tục Đúc khuôn mẫu chảy … Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.2 CẤU TẠO KHN ĐÚC Cốc rót Đậu hơi, Đậu ngót Hịm khn Nửa khn Ống rót Thao Định vị (Lõi) Nửa khn Lịng khn Đường dẫn Lọc xỉ Các phận khuôn đúc (Khuôn cát) DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Chế tạo mẫu Chế tạo hỗn hợp làm khuôn Chế tạo hỗn hợp làm thao Nấu kim loại (Hợp kim) Làm khn Làm thao (lõi) RĨT (Sấy khuôn) (Sấy thao (lõi)) Lắp Khuôn Thao Dỡ khuôn Vật đúc Tháo THao DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Làm Kiểm tra Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.2 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC 4.2 trình thiết kế vật đúc a) Chi tiết cần chế tạo b) Bản vẽ đúc Đậu c) Bản vẽ mẫu Hệ thống rót Nửa khuôn Nửa khuôn DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Chốt định vị Lõi Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Thiết kế khn/ nửa khn Mơ hình CAD Mơ hình máy qt Laser •Hướng rút khn Dữ liệu thiết kế •Mơ hình chi tiết đúc & khn đúc •Vật liệu khn •Quy trình đúc & đặc tính •… CAE •Đường & mặt phân khn •Góc rút khn, độ co ngót •u cầu độ xác khn •Định vị mảnh khuôn với •Truyền nhiệt Khả thực hiên •Phân tích dịng chảy •Điều kiện nhà xưởng •Mơ hình phần tử hữu hạn •Tính tốn thời gian Hoạt động khác •Tối ưu hóa thiết kế Tạo mẫu: Tạo mẫu máy CNC Tạo mẫu nhanh DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com •Tính tốn chi phí sản xuất Mơ q trình đúc •Dịng kim loại lỏng •Truyền nhiệt •Q trình đóng rắn •ứng suất •Chất lượng/ khuyết tật Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Nấu chảy kim loại Lò cao DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Nấu chảy kim loại Lò hồ quang điện DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.2 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Nấu chảy kim loại Lò cảm ứng DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Lò điện trở Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC 4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát Các vật liệu làm khuôn lõi ( green sand) thành phần gồm: • Cát nền: Si02 , crom oxit, Zr2O,đất sét( Al2O3-SiO2 ) • Chất kết dính: đất sét, dầu, keo hữu cơ(HF,UF) •Chất phụ gia •Chất sơn khn Độ hạt 75 and 150 micrometres DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CƠNG NGHỆ ĐÚC 4.4.2: cơng nghệ đúc khác Đúc khuôn kim loại (permanent mold casting) Đúc áp lực (pressure casting) Đúc khuôn mẫu chảy (investment casting) DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Đúc liên tục (continous casting) Đúc khuôn vỏ mỏng (shell mold casting) Đúc ly tâm (centrifugal casting) Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc khuôn kim loại (permanent mold casting) Là điền đầy KL lỏng vào khuôn chế tạo KL.( SKD61) Cơ giống khn cát có đặc điểm riêng: Tốc độ kết tinh lớn (vì nguội nhanh) Cơ tính vật đúc tốt Độ nhẵn b/m, độ xác lịng khn cao Chất lượng vật đúc tốt Tuổi thọ khuôn KL cao Tiết kiệm t/g làm khuôn nên nâng cao NS giảm giá thành Nhược điểm: Ko đúc vật đúc phức tạp, thành mỏng lớn Dễ bị nứt Ko có tính lún khí Khó khăn cho CN đúc DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc áp lực (die casting) ƯU ĐIỂM •Đúc vật phức tạp, thành mỏng (15 mm), đúc loại lỗ có k/t nhỏ •Độ bóng độ c/x cao •Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật đúc lớn •Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật đúc lớn NHƯỢC ĐIỂM •Ko dùng lõi cát dịng chảy có áp lực lớn Hình dạng lỗ mặt phải đơn giản •Khn chóng bị mài mịn dịng chảy áp lực HK to cao Ứng dụng:…………………………………… DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CƠNG NGHỆ ĐÚC Đúc khn mẫu chảy (investment casting) Là dạng đúc đặc biệt khuôn lần Giống đúc khuôn cát khác chỗ mẫu vật liệu dễ chảy dễ cháy (sáp, ong, parafin, …) ĐẶC ĐIỂM •Độ xác cao so với đúc cát (0,1/25mm) • Thường đúc chi tiết nhỏ (3g- 5kg) •Bề mặt chi tiết nhẵn, khơng có bavia mặt phân khn •Quy trình đúc dài ( 16-48 giờ) DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc liên tục (continous casting) Là QT rót KL lỏng liên tục vào khuôn KL Vật đúc đông đặc liên tục SP lấy liên tục Sử dung nhà máy luyện kim kết hợp hệ thống cán kéo kim loại đầu (12) để sản xuất dạng phôi thanh, Continuous casting 1: Ladle 2: Stopper 3: Tundish 4: Shroud 5: Mold 6: Roll support 7: Turning zone 8: Shroud 9: Bath level 10: Meniscus 11: Withdrawal unit 12: Slab A: Liquid metal B: Solidified metal C: Slag D: Water-cooled copper plates E: Refractory DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc ly tâm (centrifugal casting) ĐẶC ĐIỂM •Trong đúc ly tâm, sử dụng loại khuôn vĩnh cửu quay với tốc độ từ 300 đến 3000 v/ph •Đúc ly tâm đứng ngang, máy nằm ngang thích hợp cho chi tiết hình trụ dài, mỏng , máy đứng thích hợp cho chi tiết dang vịng xuyến •Tổ chức KL mịn chặt ko tồn khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót •Ko dùng hệ thống rót phức tạp nên hao phí KL Alfred Krupp DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.4 CÁC CƠNG NGHỆ ĐÚC Đúc khn vỏ mỏng (shell mold casting) Là QT đúc khuôn cát đặc biệt (gồm cát chất kết dính) mà thành khn mỏng 68 mm Đặc điểm: Đúc loại vật liêu : gang, hk nhôm, đồng Khối lượng từ 30g 45-90kg Độ nhẵn bề mặt khoảng 0,3-4m, độ xác khoảng 0,005mm DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.5 ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1 tính đúc hợp kim a Tính chảy lỗng b Tính co c Tính thiên tích d Tính hịa tan khí DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.5 ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1 tính đúc hợp kim a Tính chảy loãng Thể mức độ lỏng sệt HK lỏng Tính chảy lỗng cao KL lỏng điền đầy khuôn tốt, vật đúc nhận rõ nét xác Nhưng tính chảy lỗng tăng dễ bị hịa tan khí, to rót cao Vật đúc co nhiều Tính chảy lỗng phụ thuộc vào: o thành phần hóa học HK, o to nấu chảy to rót, oloại khn đúc cơng nghệ rót DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.5 ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1 tính đúc hợp kim b Tính co Là giảm thể tích kết tinh làm nguội Kim loại/hợp kim Aluminum Al–4.5%Cu Al–12%Si Carbon steel 1% carbon steel Copper Độ co thể tích 6.6 6.3 3.8 2.5–3 4.9 Kim loại/hợp kim 70%Cu–30%Zn 90%Cu–10%Al Gray iron Magnesium White iron Zinc Độ co thể tích 4.5 Expansion to 2.5 4.2 4–5.5 6.5 HK có độ co ngót lớn khn đúc phải có đậu ngót kết cấu vật đúc hợp lý DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.5 ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1 tính đúc hợp kim c Tính thiên tích Là ko đồng TP hóa học vùng vật đúc nội hạt Ảnh hưởng đến tính vật đúc Thiên tích vùng: Là ko đồng TP hóa học vùng vật đúc Thiên tích hạt: Là ko đồng TP hóa học nội hạt, tâm chứa KL khó chảy, xung quanh chứa tạp chất KL dễ chảy Sự thiên tích làm cho cơ, lý, hịa tính ko đồng d Tính hịa tan khí Là xâm nhập chất khí mơi trường vào HK đúc nấu, rót kết tinh tạo oxit KL Cơ tính Các khí hịa tan: O2, H2, N, CO, CO2, H2O, Khí hịa tan vào KL tạo rỗ khí, tạo nên cacbit KL, nitơrit KL KL dòn DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.5 ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.2 gang Gang HK có tính đúc tốt Người ta hay dùng gang xám để đúc Vật liệu nấu Vật liệu KL: Gang thỏi, gang thép vụn, fero HK Fe-Si; Fe-Mn Nhiên liệu: Than cốc 1016%; than gầy 20 22% Chất trợ dung: Là chất đưa vào để khử tạp chất đưa vào xỉ; thường CaCO3 Lò nấu gang: Lò đứng (hay dùng); Lò lửa; Lò điện hồ quang Nhiệt độ rót: 12001350oC DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.5 TÍNH ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.3 thép Tính đúc thép gang xám to chảy cao, độ nhiệt lớn, độ co lớn, dễ xảy khuyết tật Khi đúc thép HK tính thiên tích lớn Tính chảy lỗng Vật đúc phải có kết cấu đơn giản, chiều dày thành thích hợp, đặn Hệ thống rót, đậu ngót, đậu cần bố trí hợp lý để bù ngót khí Khn cần có tính bền nhiệt cao, tính lún tốt, tính thơng khí tốt Thường đúc khn cát, khn mẫu chảy khuôn vỏ mỏng DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 4.5 TÍNH ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.4 kim loại hợp kim màu 1) Tính đúc đồng nhơm Cu Al có tính đúc tốt: Tonc Cu = 1083oC; Tonc Al = 660oC Độ chảy loãng cao Dễ đúc Co lớn: = 23% Khó đúc, dễ bị thiếu hụt, cong vênh Tính thiên tích lớn Cu Al có ng/tố khác nặng Chủ yếu đúc khuôn KL đúc áp lực DWE Department of Welding and Metal Technology / CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: +84 (04) 8692204 ... CuuDuongThanCong.com Lò điện trở Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: + 84 ( 04) 86922 04 4 .4 CÁC CƠNG NGHỆ ĐÚC 4. 4.1: Cơng nghệ đúc khn cát Là điền đầy... CuuDuongThanCong.com Add: 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: + 84 ( 04) 86922 04 4 .4 CÁC CƠNG NGHỆ ĐÚC 4. 4.1: Cơng nghệ đúc khn cát u cầu khn... https://fb.com/tailieudientucntt Tel.: + 84 ( 04) 86922 04 4 .4 CÁC CƠNG NGHỆ ĐÚC 4. 4.1: Cơng nghệ đúc khn cát Các vật liệu làm khuôn lõi ( green sand) thành phần gồm: • Cát nền: Si02 , crom oxit, Zr2O,đất sét( Al2O3-SiO2 ) •