(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình đúc mẫu chảy nhằm nâng cao chất lượng vật đúc inox

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH DIỆN NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUI TRÌNH ĐÚC MẪU CHẢY NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VẬT ĐÚC INOX NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH DIỆN NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUI TRÌNH ĐÚCMẪU CHẢY NHẰM NÂNG CAOCHẤT LƢỢNGVẬTĐÚC INOX NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MINH DIỆN NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUI TRÌNH ĐÚCMẪU CHẢY NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNGVẬTĐÚC INOX NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hƣớng dẫn khoa học: TS Huỳnh Nguyễn Hồng Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Trần Minh Diện Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 1985 Nơi sinh: Đồng Tháp Quê quán: Đồng Tháp Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 81/22 Chi Lăng, phƣờng Vĩnh Bảo, thành phố Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang Điện thoại: 0972761437 E-mail: tmdien@caodangnghekg.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2003 đến 09/2005 Nơi học: Trƣờng dạy nghề Đồng Tháp, số Trần Phú, thị xã Sa Đéc, tỉnh Đồng Tháp Ngành học: Hàn tiện Cao đẳng: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2005 đến 09/ 2007 Nơi học: Trƣờng cao đẳng sƣ phạm kỹ thuật Vĩnh Long, số 73 Nguyễn Huệ, thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Đại học: Hệ đào tạo: Vừa học vừa làm Thời gian đào tạo từ 10/2010 đến 10/ 2012 Nơi học: Trƣờng đại học sƣ phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh (học sở liên kết Trƣờng cao đẳng sƣ phạm kỹ thuật Vĩnh Long) Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế qui trình cơng nghệ gia cơng đế xoay ii Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 8/2012 sở liên kết Trƣờng cao đẳng sƣ phạm kỹ thuật Vĩnh Long Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Trần Quốc Hùng III QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 10/2012 đến Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trƣờng cao đẳng nghề Kiên Giang iii Giảng dạy khoa khí LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 03 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Trần Minh Diện iv LỜI CẢM ƠN Trong thời gian 1,5 năm học tập nghiên cứu Trƣờng đại học sƣ phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, em hồn thành luận văn tốt nghiệp, bên cạnh nổ lực thân,em nhận đƣợc hƣớng dẫn giúp đỡ nhiệt tình Qua thuyết minh cho em xin gửi lời cảm ơn đến: - Thầy hƣớng dẫn TS Huỳnh Nguyễn Hồng nhiệt tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến trình nghiên cứu thực - Các thầy giảng dạy, khoa khí, phận sau đại học, thƣ viện Trƣờng đại học sƣ phạm kỹ thuật thành Phố Hồ Chí Minh - Tập thể lớp cao học kỹ thuật khí 2015B ln gắn bó đồn kết chia - Ban Giám Đốc, Quản lý, anh em Cơng Nhân CTyCP khí Đồng Lực, tạo điều kiện tối đa trình thực tập nghiên cứu - Gia đình, quan đồng nghiệp ủng hộ tạo điều kiện động viên suốt trình học tập Một lần Học Viên xin chân thành cảm ơn Kính chúc sức khỏe đến tấc ngƣời Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 03 năm 2017 Ngƣời thực Trần Minh Diện v TĨM TẮT Nội dung luận văn nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến qui trình đúc mẫu chảy nhằm nâng cao chất lƣợng vật đúc Inox Nghiên cứu thực phân tích yếu tố ảnh hƣởng đến qui trình đúc mẫu chảy cho vật liệu Inox, thơng qua đề giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng vật đúc Ứng dụng kết phân tích kết hợp mơ dịng chảy q trình rót đúc thực nghiệm chi tiết gối đỡ vật liệu Inox 304 Sản phẩm đúc đƣợc áp dụng phƣơng pháp kiểm tra nhƣ: tìm khuyết tật bên chụp X quang, đo độ cứng Rockwell, kiểm tra thành phần hóa học nhƣ khối lƣợng, kích thƣớc, độ nhám sản phẩm Kết cho thấy mẫu kiểm đạt yêu cầu kỹ thuật Ngoài kết nghiên cứu ứng dụng đúc loại vật liệu Inox khác ABSTRACT The main purpose of this research is studying the factors that impact to the lost wax casting process in order to improve the quality of stainless steel casting products This study analyses the factors affect to the lost wax casting process for stainless steel material, and give out the solutions to improve the quality of casting products Applying the analytical results and combining the flow simulation in pouring process for casting the flange pillow that is made by stainless steel 304 material For inspection, various methods have been applied: finding defects by XRay inspecting, Rockwell hardness testing, chemical composition testing as well as verifying weight, dimensions, roughness of the speciment The result show that the speciments are achieved technical requirements Furthermore, the result of this research can be applied to other stainless steel casting processes vi MỤC LỤC Trang tựa TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iv TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv Chƣơng .1 TỔNG QUAN .1 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu nƣớc nƣớc 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4 Giới hạn đề tài 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng .8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT, TỔNG QUÁT QUI TRÌNH ĐÚC MẪU CHẢY 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Đặc điểm trình đúc mẫu chảy 2.1.2 Vật liệu làm mẫu khuôn tạo mẫu 2.1.2.1 Vật liệu làm mẫu có nhiệt độ chảy thấp 2.1.2.2 Vật liệu làm mẫu khó chảy 10 2.1.2.3 Vật liệu làm mẫu hòa tan 11 2.1.2.4 Khuôn tạo mẫu 12 2.1.3 Vật liệu làm khuôn 13 2.1.3.1 Vật liệu chịu nhiệt 13 vii 12±0,12 12,05 10 28±0,18 (bậc trong) 28,07 11 39±0,18 38,95 12 Ф 86±0,25 86,12 13 Ф 84,5±0,25 84,64 14 Ф 75±0,25 75,08 15 Ф 13,5±0,12 13,56 16 Kiểm tra vị trí tƣơng đối lỗ Ф 14 Đạt yêu cầu dƣỡng - Kiểm tra nhám bề mặt + Thiết bị: hãng Mitutoyo, model SJ – 210 + Thực đo độ nhám mặt phẳng đáy vật đúc bốn vị trí khác nhau, kết giá trị trung bình hai mẫu thử nhƣ sau: Mẫu 1: Ra = 9,099 (μm) Mẫu 2: Ra = 8,919 (μm) + So sánh kết với bảng độ nhám bề mặt chi tiết máy độ nhám bề mặt Ra hai mẫu thử đạt cấp Hình 5.21 Kiểm tra nhám bề mặt - Kiểm tra độ cứng (Quá trình kiểm tra độ cứng, chụp X quang kiểm tra thành phần hóa học thực Trung Tâm Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn Đo Lƣờng Chất Lƣợng 3) 101 + Thiết bị: OFFICINE GALILEO – ITALY Hình 5.22 Kiểm tra độ cứng Rockwell + Kết Bảng 5.4: Kiểm tra độ cứng mẫu Mức chất lƣợng theo mác thép Kết thử không gỉ UNS S30400 304 nghiệm Tên tiêu Nhận Xét (ASTM A240 – 10) Độ cứng Rockwell Max 92 78 Phù hợp Mức chất lƣợng theo mác thép Kết thử Nhận Xét không gỉ UNS S30400 304 nghiệm trung bình HRB Bảng 5.5: Kiểm tra độ cứng mẫu Tên tiêu (ASTM A240 – 10) Độ cứng Rockwell Max 92 81 Phù hợp trung bình HRB Kết đo độ cứng Rockwell B mẫu thử nghiện có số phù hợp với tiêu chuẩnASTM A240 – 10 - Chụp X quang + Thiết bị: Máy chụp ảnh phóng xạ bắng tia X: CME PDUc 250 – 200 kV – mA + Phim: AGFA GEVAERT D7, cỡ 10x20cm 102 + Dây chuẩn: ASTM 1A + Tăng quang: Chì 0,125mm trƣớc sau phim Phim chụp phóng xạ + Rửa phim thủ công + Độ đen: 1,8 – 2,5 + Độ nhạy: dây số + Kết quả: (do phim có kích thƣớc chiều rộng nhỏ mẫu, nên phim chụp đƣợc ghép từ hai mảnh lại với nhau) Hình 5.23 Hai mẫu phim chụp X quang mẫu thử nghiệm Quansát phim kết chụp X quang mẫu thử nghiệm chƣa thấy khuyết tật nhƣ: co ngót hay bọt khí bên vật đúc bên -Kiểm tra thành phần hóa học Thiết bị: SPECTROLAB M12 – GERMANY 103 Hình 5.24 Kiểm tra thành phần hóa học Bảng 5.6: Kiểm tra thành phần hóa học mẫu Mức chất lƣợng Thành phần hóa học theo mác thép Kết khơng gỉ UNS thử S30400 304 nghiệm Nhận Xét (ASTM A240 – 10) Hàm lƣợng cacbon (c) % (m/m) Max 0,07 0,05 Phù hợp Hàm lƣợng mangan (Mn) % (m/m) Max 2,00 0,71 Phù hợp Hàm lƣợng silic (Si) % (m/m) Max 0,75 0,36 Phù hợp Hàm lƣợng photpho (P) % (m/m) Max 0,045 0,026 Phù hợp % (m/m) Max 0,030 0,006 Phù hợp % (m/m) 17,50 – 19,50 Hàm lƣợng lƣu huỳnh (S) Hàm lƣợng crôm (Cr) 104 17,5 Phù hợp Hàm lƣợng niken (Ni) % (m/m) 8,00 – 10,50 Hàm lượng nitơ (N) % (m/m) Max 0.10 8,63 Phù hợp 0,06 Phù hợp Bảng 5.7: Kiểm tra thành phần hóa học mẫu Mức chất lƣợng Thành phần hóa học theo mác thép Kết không gỉ UNS thử S30400 304 nghiệm Nhận Xét (ASTM A240 – 10) Hàm lƣợng cacbon (c) % (m/m) Max 0,07 0,05 Phù hợp Hàm lƣợng mangan (Mn) % (m/m) Max 2,00 0,81 Phù hợp Hàm lƣợng silic (Si) % (m/m) Max 0,75 0,32 Phù hợp Hàm lƣợng photpho (P) % (m/m) Max 0,045 0,022 Phù hợp Hàm lƣợng lƣu huỳnh(S) % (m/m) Max 0,030 0,005 Phù hợp Hàm lƣợng crôm (Cr) % (m/m) 17,50 – 19,50 Hàm lƣợng niken (Ni) % (m/m) 8,00 – 10,50 Hàm lượng nitơ (N) % (m/m) Max 0.10 17,7 Phù hợp 8,42 Phù hợp 0,06 Phù hợp Kết tỉ lệ thành phần hóa học có tƣơng đối đồng hai mẫu, số phù hợp với tiêu chuẩn ASTM A240 – 10 - Sau kiểm tra phần gia công đúc sản phẩm đƣợc thực thêm bƣớc khoan lỗ lắp núm dầu bơi trơn, tiện kích thƣớc Ф75 lớn lên để lắp ghép vòng bi 105 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Trong trình thực đề tài đƣợc hƣớng dẫn tận tình thầy TS Huỳnh Nguyên Hoàng, hỗ trợ sở vật chất thiết bị Cơng Ty Cổ Phần Cơ Khí Đồng Lực cho trình nghiên cứu đúc thực nghiệm, đóng góp ý kiến bạn bè, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp thời gian kế hoạch đƣợc giao Đề tài hoàn thành nội dung sau - Nghiên cứu sở lý thuyết tổng quát qui trình đúc mẫu chảy + Đặc điểm trình đúc mẫu chảy + Vật liệu làm mẫu khuôn tạo mẫu 106 + Vật liệu làm khn + Tổng qt qui trình đúc mẫu chảy + Các dạng sai hỏng đúc mẫu chảy - Thực phân tích rõ cụ thể yếu tố ảnh hƣởng đến qui trình đúc + Ảnh hƣởng trình chế tạo mẫu + Ảnh hƣởng trình chế tạo chùm mẫu + Ảnh hƣởng q trình chế tạo khn + Ảnh hƣởng q trình nung nóng khn + Ảnh hƣởng q trình nấu kim loại + Ảnh hƣởng q trình rót kim loại + Ảnh hƣởng trình làm nguội + Ảnh hƣởng trình xử lý sau đúc - Ứng dụng giải pháp phân tích, mơ cho qui trình sản xuất vật đúc gối đỡ vật liệu Inox 304 với công việc + Thiết kế chùm khuôn, kiểm tra khả đậu ngót nhánh ngang kênh dẫn cho vật đúc, xác định thời gian điền đầy + Thực mơ q trình rót, phân tích mơ q trình rót trƣớc đúc thực nghiệm + Thực đúc thực nghiệm, xử lý sau đúc, kiểm tra đánh giá sản phẩm - Kết quả: Có phù hợp phân tích yếu tố ảnh hƣởng, thiết kế, mơ phỏng, phân tích mơ với kết đúc thực nghiệm nhƣ: Khuôn đúc tạo chất lƣợng khơng bị thủng q trình rót kim loại, sản phẩm tạo với hình dáng thiết kế, sai số khối lƣợng kích thƣớc giới hạn yêu cầu, chƣa phát khuyết tật bên trong, số độ nhám thấp, số độ cứng thành phần hóa học phù hợp với tiêu chuẩn Tuy nhiên sản phẩm cịn có khuyết tật nhỏ bề mặt vết rỗ bề mặt trụ ngồi vết lồi góc, khuyết tật không ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng vật đúc khắc phục đƣợc bƣớc xử lý sau đúc Kết nghiên cứu trình bày tài liệu học tập nghiên cứu cho sinh viên hay tài liệu tham khảo cho nghiên cứu có liên quan Tuy nhiên q trình 107 bày khơng thể có thiếu sót nội dung hình thức, mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô bạn đọc 6.2 Hƣớng phát triển Do thời gian có hạn nên em khơng thể thực hồn hảo số nội dung Nếu có điều kiện em nghiên cứu thêm: - Vật liệu cho thêm vào vật liệu khuôn vừa nâng cao chất lƣợng vỏ khn vừa giúp khn khí tốt q trình rót - Phát triển thiết bị kiểm tra chất lƣợng vỏ khuôn… Em hy vọng nghiên cứu tiếp có điều kiện thuận lợi 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] TS Nguyễn Ngọc Hà, phương pháp công nghệ đúc đặc biệt, Nhà xuất đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2008 [2] Nguyễn Xuân Bông – Phạm Quang Lộc, Thiết kế đúc, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1978 [3] PGSTS Nguyễn Hữu Dũng, phương pháp đúc đặc biệt, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [4] Nguyễn Tác Ánh, Giáo trình cơng nghệ kim loại, Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, 2006 [5] PGSTS Nguyễn Hữu Dũng, Kỹ thuật nấu luyện hợp kim đúc, Nhà xuất bách khoa Hà Nội, 2012 [6] TS Dƣơng Trọng Hải, PGSTS Nguyễn Hữu Dũng, PGSTS Nguyễn Hồng Hải, sỡ lý thuyết trình đúc, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 Quá trình nghiên cứu, thực nghiệm sở thiết bị CTyCP Cơ Khí Đồng Lực TIẾNG NƢỚC NGOÀI [7] C.W.Lee, C.K.Chua, C.M.Cheah, L.HTan, C.Feng, Rapid investment casting: direct and indirect approaches via fused deposition modeling, Int J Adv Manuf Technol, 2004 [8] Sarojrani Pattnaik, D Benny Karunakar∗, P.K Jha, Developments in investment casting process—A review, Journal of Materials Processing Technology 212, 2012 [9] Kenneth C Mills, Recommended values of thermophysical properties for selected commercial alloys, Woodhead Publishing Limited Cambridge England, 2002 109 S K L 0 ... văn nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến qui trình đúc mẫu chảy nhằm nâng cao chất lƣợng vật đúc Inox Nghiên cứu thực phân tích yếu tố ảnh hƣởng đến qui trình đúc mẫu chảy cho vật liệu Inox, thơng qua... cứu Đề tài nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến qui trình đúc mẫu chảy nhằm nâng cao chất lƣợng vật đúc inox 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Thực phân tích yếu ảnh hƣởng đến qui trình đúc mẫu chảy Đề xuất... chủ yếu để hỗ trợ chung cho ngành đúc mẫu chảy, nghiên cứu cụ thểv? ?các yếu tố ảnh hƣởng đến qui trình đúc mẫu chảy cho vật liệu inox chƣa đƣợc cơng bố Các nghiên cứu nƣớc gần nhƣ sau: +Nghiên cứu