a. Quỏ trỡnh sấy khuụn, sấy nũng (buồng ộp)
Khi khuụn và nũng đang cũn nguội, thỡ việc đỳc sản phẩm ngay rất dễ gõy nờn cỏc hiện tượng bề mặt sản phẩm nhăn, sản phẩm khụng hoàn thiện và rất dễ dớnh trờn khuụn. Mặt khỏc do chịu ỏp suất lớn và nhiệt độ cao một cỏch đột ngột, khuụn cũng dễ bị nứt, hư hại. Vỡ vậy để khắc phục hiện tượng này chỳng ta cần phải tiến hành cỏc bước sấy khuụn, nũng như sau:
- Sấy nũng
Bật mỏy sang chế độ tự động, đúng khuụn, sau đấy gạt sang chế độ vận hành bằng tay.
Rút kim loại lỏng vào lỗ rút trờn nũng xi lanh, để kim loại lỏng trong nũng khoảng 90 giõy. Nhiệt của kim loại lỏng sẽ sấy núng nũng xi lanh.
Sau đú mở khuụn và nhấp nhấp nỳt Advance để piston tiến vào đẩy kim loại trong nũng ra ngoài.
- Sấy khuụn
Sau khi sấy nũng xong, ta tiến hành sấy khuụn bằng cỏch bắn vật đỳc ở chếđộ khụng ỏp. Cỏc bước tiến hành như sau:
+ Đặt vận tốc V1 từ 2,4 ữ 2,6m/s để kim loại núng tràn sang khuụn nhanh. + Gạt cụng tắc hoạt động cỏnh tay mỏy sang chếđộ tự động.
+ Bật mỏy về chếđộ tự động.
+ Gạt cụng tắc điều khiển sang chế độ bắn khụng ỏp
+ Đúng khuụn lại, rút kim loại lỏng vào lỗ rút trờn nũng xi lanh. Chờ từ 1 đến 3 giõy để kim loại lỏng trong nũng ổn định, bấm nỳt bắn. Khi khuụn mở, gắp sản phẩm ra, quan sỏt kiểm tra bề mặt khuụn, nếu thấy chỗ nào bề mặt khuụn cũn dớnh ba via thỡ dựng sỳng phun bằng tay để làm sạch cho triệt để. Sau đấy bấm nỳt cho khuụn khộp vào để tiếp tục chu trỡnh đỳc mới.
Lặp lại bước đỳc khụng ỏp này khoảng 4ữ5 lần nữa để tăng nhiệt cho khuụn. Đo nhiệt độ bề mặt khuụn, nếu đạt >150o C thỡ chớnh thức đỳc lấy sản phẩm. Cú thể nhỡn vào bề mặt sản phẩm để đỏnh giỏ hiệu quả của quỏ trỡnh này. Bề mặt sản phẩm trắng đều và đẹp là cú thể kết thỳc quỏ trỡnh sấy khuụn.
b. Quỏ trỡnh đỳc sản phẩm
Sau khi sấy khuụn xong, quỏ trỡnh đỳc sản phẩm được thực hiện theo cỏc bước sau:
+ Điều chỉnh vận tốc V1 trong khoảng từ 2,0 đến 2,5 đểđạt được sản phẩm cú chất lượng tốt nhất.
+ Bật mỏy về chếđộ tự động.
+ Gạt cụng tắc điều khiển sang chế độ bắn cú ỏp.
+ Đúng khuụn, khi đốn bỏo hiệu tiến trỡnh đúng khuụn đó hoàn thành (đốn sỏng màu xanh) mới được rút kim loại lỏng vào nũng xi lanh. Nếu đốn bỏo hiệu khụng sỏng xanh thỡ cần phải giảm kớch thước ộp khuụn khoảng 1 vài đơn vị tớnh bằng àm.
+ Lấy hợp kim lỏng bằng gỏo định lượng 3,6kg. Rút vào nũng xi lanh. Chờ 2ữ3 giõy, bấm nỳt bắn.
+ Trước mỗi lần đỳc phải kiểm tra bề mặt khuụn, nếu thấy chỗ nào bề mặt khuụn cũn dớnh ba via thỡ dựng sỳng phun làm sạch triệt để. Sau đú bấm nỳt cho khuụn khộp vào và tiến hành chu trỡnh đỳc mới.
c. Lấy sản phẩm
Sau khi khuụn mở, theo chương trỡnh định sẵn, hệ thống chốt đẩy phụi hoạt động đẩy vật đỳc ra khỏi khuụn động (hỡnh 17). Người thao tỏc dựng kỡm đún và gắp sản phẩm ra.
2.4. Kiểm tra chất lượng sản phẩm
Sau khi cắt bỏ hệ thống đậu rút, rónh dẫn và làm sạch ba via, cỏc phụi nắp hụng RV125-2 được chuyển qua khõu kiểm tra chất lượng sản phẩm. Việc kiểm tra chất lượng sản phẩm được tiến hành với cỏc tiờu chớ sau.
2.4.1. Kớch thước hỡnh học
Trờn nắp hụng RV125-2 cú rất nhiều vị trớ lắp ghộp và định vị cỏc chi tiết với những tọa độ khỏc nhau (Phụ lục 1,2. Bản vẽ chi tiết nắp hụng RV125-2). Vỡ vậy việc đảm bảo kớch thước hỡnh học chớnh xỏc là một trong những yờu cầu quan trọng đối với nắp.
Nhằm tới mục tiờu này, yếu tố đầu tiờn phải nhắc đến là bộ khuụn đỳc nắp hụng RV125-2. Bộ khuụn được thiết kế với cụng nghệ tiờn tiến là chộp mẫu và thiết lập bản vẽ 3 chiều theo hiện vật sản phẩm thật. Sau khi tớnh toỏn hiệu chỉnh cỏc kớch thước trờn cơ sở vật liệu và cụng nghệ đỳc, bộ khuụn được lập trỡnh và gia cụng trờn mỏy CNC.
Yếu tố thứ hai nằm ở cụng nghệđỳc ỏp lực cao với đặc điểm làm hợp kim kết tinh nhanh dưới ỏp lực và làm giảm độ co ngút của hợp kim. Trong khi tớnh toỏn cỏc thụng số cụng nghệ và lập trỡnh làm việc cho mỏy đỳc ỏp lực, đề tài đó chỳ ý phỏt huy đặc điểm này.
Hai yếu tố trờn cộng với sự tuõn thủ nghiờm chỉnh quy trỡnh cụng nghệ đó giỳp đề tài thu được sản phẩm nắp hụng với cỏc kớch thước chuẩn xỏc. Cỏc đường cong tự do, cỏc kết cấu chuyển tiếp đều được tạo nờn một cỏch tự nhiờn, mềm mại, đỳng hỡnh dạng (Hỡnh 2).
Đo kiểm trong phũng thớ nghiệm, cỏc kớch thước đều đạt yờu cầu, cỏc
dung sai nằm trong giới hạn cho phộp (+0,5mm). Kớch thước khụng gia cụng sai
số 0,2ữ0,3mm; kớch thước gia cụng sai số 0,4ữ0,5mm Độ dày thành nắp đồng
đều, khụng bị sai lệch (Phụ lục 4. Kết quả thử nghiệm ngày 5/9/08)
Đưa nắp hụng đi khảo nghiệm, Cụng ty Nakyco đó kiểm nghiệm và thụng bỏo cỏc kết quả khả quan. Cỏc tọa độ vị trớ lắp ghộp đạt yờu cầu, tạo thuận lợi cho gia cụng và lắp đặt (Phụ lục 7. Nhận xột của Cụng ty Nakyco).
2.4.2. Thành phần húa học, tổ chức kim loại, cơ lý tớnh
Vật liệu đỳc nắp hụng là hợp kim nhụm ADC12 nguyờn thỏi của Nhật. Trong quỏ trỡnh triển khai đề tài, chỳng tụi khụng pha chế, bổ sung làm thay đổi thành phần hợp kim gốc ((Phụ lục 3. Kết quả thử nghiệm ngày 25/6/08).
Mặt khỏc chỳng tụi cố gắng hạn chế tạp chất, nhất là sắt thõm nhập vào hợp kim. Cỏc nguồn chứa sắt như nồi nấu, gỏo rút, dụng cụ thao tỏc đều được sơn bảo vệ kỹ lưỡng. Do đú hàm lượng cỏc nguyờn tố thành phần hợp kim đỳc
nắp hụng luụn nằm trong giới hạn cho phộp, tương ứng với tiờu chuẩn JIS H5302
của Nhật, như kếtquả phõn tớch quang phổ được giới thiệu trờn phụ lục 6.
Được chế tạo bằng cụng nghệ đỳc ỏp lực cao với những điều kiện cụng nghệ đó được hiệu chỉnh hợp lý, tổ chức kim loại của nắp hụng RV125-2 chắc đặc. Sản phẩm khụng bị cỏc khuyết tật bờn trong như xốp, rỗ do ngút. Cỏc khuyết tật về khớ cũng được loại trừ.
Đề tài đó kiểm tra rất nghiờm ngặt cỏc vựng cú thể xảy ra khuyết tật đỳc như cỏc ụ dày tõm nhiệt, cỏc trụ chuyển tiếp và cỏc khu vực cú yờu cầu chất lượng cao như đường bơm dầu, bơm cao ỏp. Chỳng tụi đó cắt nhiều lớp qua cỏc vị trớ nờu trờn (hỡnh 18). Kết quả thu được mặt cắt rất chắc đặc và “nạc” như nờu trờn cỏc hỡnh 19, 20, 21 và tại Phụ lục 4. Kết quả thử nghiệm ngày 5/9/08.
Hỡnh 18. Cỏc đường cắt qua cỏc vị trớ xung yếu, dễ bị khuyết tật
Hỡnh 20. Mặt cắt trụ chuyển tiếp đường bơm dầu
Độ cứng HB là chỉ tiờu đăng ký chất lượng cần đạt về cơ tớnh của nắp hụng động cơ RV125-2. Do kết cấu hỡnh hộp cú diện tớch đỏy khỏ rộng (~320 x 240mm), thành cao đến 70mm, nhưng lại mỏng (trung bỡnh 3mm) nờn nắp hụng phải cú độ cứng cần thiết để đảm bảo sự bền vững.
Theo kết quả đo kiểm tại Trung tõm Kiểm định vật liệu- Viện Cụng nghệ, cỏc nắp hụng động cơ RV125-2 do đề tài chế tạo đều đạt chỉ tiờu độ cứng đề ra cho nắp hụng là 70HB (Phụ lục 5. Kết quả thử nghiệm độ cứng ngày 10/10/08).
Do chứa dầu và do tớnh chất cụng việc của nắp hụng động cơ RV125-2, chịu ỏp lực là yờu cầu khụng thể thiếu được đối với nắp hụng. Bản thõn nắp phải chịu được ỏp lực làm việc đến 1,5kg/cm2, đặc biệt cỏc lỗ dầu và phần lắp bơm dầu bụi trơn phải chịu ỏp lực đến 6kg/cm2. Cụng ty Nakyco đó thực hiện kiểm tra cỏc điều kiện này tại Cụng ty, đồng thời đó lắp đặt, khảo nghiệm nắp hụng trong thực tế. Kết quả cho hay, cỏc nắp hụng đạt cỏc thụng số yờu cầu, đỏp ứng mục đớch sử dụng (Phụ lục 7. Nhận xột của Cụng ty Nakyco).
2.4.3. Xử lý cỏc khuyết tật trong quỏ trỡnh đỳc ỏp lực
a. Lỗi xốp ngút
Hiện tượng: Xuất hiện một loạt cỏc lỗ cú liờn hệ với nhau được tạo ra bởi sự thiếu kim loại lỏng bự tại nơi đụng đặc cuối cựng. Những vị trớ đụng đặc cuối cựng được giới hạn tại nơi tõm nhiệt của chi tiết. Tuy nhiờn tõm nhiệt này cú thể mở rộng ra đến bề mặt vật đỳc nếu nhiệt độ khuụn tại vựng đú quỏ cao.
Nguyờn nhõn: Một số nguyờn nhõn chớnh là do thiết kế đỳc kộm do chứa nhiều tiết diện ngang quỏ lớn, nhiệt độ khuụn quỏ cao, hoặc do sự phõn phối dũng kim loại lỏng quỏ kộm.
Ngoài ra cũn cú một số nguyờn nhõn phụ khỏc là + Nhiệt độ kim loại lỏng cao
+ Áp suất nộn kim loại lỏng (bước 11) khụng phự hợp + Sự làm nguội khuụn khụng hiệu quả
b. Lỗi rỗ khớ
Hiện tượng: Bao gồm cỏc lỗ riờng biệt, tỏch rời nhau (hỡnh 22)
Hỡnh 22. Một số vị trớ bị rỗ khớ trước khi được xử lý cụng nghệ
Nguyờn nhõn: Khớ bị cuộn vào, hoặc thường là do khử khớ khụng tốt.
+ Xi lanh đẩy quỏ trống (hiện tượng khi piston hoàn thành giai đoạn chuyển động với vận tốc thấp mà kim loại lỏng vẫn chưa điền hết toàn bộ thể tớch nũng khuụn)
+ Hệ thống thoỏt hơi kộm
+ Sử dụng quỏ nhiều dầu bụi trơn (chỏy, tạo khớ nhiều)
+ Lượng hơi ẩm cũn lại nhiều do quỏ trỡnh xịt dung dịch làm mỏt khuụn khụng triệt để.
Nếu rỗ khớ nằm gần bề mặt vật đỳc, vết rỗ (phồng lờn) cú thể là hỡnh dạng của kim loại lỏng phụt ra do sự búp mộo bọt khớ ở ỏp suất cao trong vựng kim loại yếu. Nhõn tố cú ảnh hưởng lớn là do nhiệt độ khuụn quỏ cao tại vị trớ xảy ra vết rỗ.
c. Lỗi dớnh nhụm trờn bề mặt khuụn
Hiện tượng: Dớnh kim loại trờn bề mặt khuụn.
Nguyờn nhõn: Sự tỏch rời phần kim loại trờn bề mặt vật đỳc trong quỏ trỡnh đẩy sản phẩm ra khỏi khuụn do sự quỏ nhiệt cục bộ của khuụn tại nơi đú. Nếu sự quỏ nhiệt quỏ lớn, dũng kim loại lỏng cũn cú thể gõy ra hiện tượng ăn mũn bề mặt khuụn. Hiện tượng ăn mũn này dễ dàng nhỡn thấy tại những vị trớ gần hoặc trờn hệ thống rónh dẫn.
Thiết kế hệ thống rút khụng phự hợp là nguyờn nhõn chớnh của sự dớnh kim loại trờn bề mặt khuụn. Ngoài ra độ búng bề mặt khuụn kộm cú thể làm cho lỗi này trầm trọng thờm.
Cỏc nguyờn nhõn khỏc gõy ra hiện tượng dớnh kim loại hoặc ăn mũn khuụn cú thể kể đến như sử dụng dầu bụi trơn, chếđộ bảo dưỡng khuụn, nhiệt độ rút của kim loại lỏng khụng thớch hợp
d. Lỗi nứt núng (sản phẩm bị nứt thành vệt trờn bề mặt)
Hiện tượng: Sản phẩm sau khi lấy ra xuất hiện cỏc vệt nứt cú hỡnh dạng và kớch thước khỏc nhau (hỡnh 23)
Nguyờn nhõn:
+ Vật liệu đỳc cú tớnh dũn cao
+ Kết cấu khuụn, gúc thoỏt khuụn khụng phự hợp, hệ thống chốt đẩy phụi bố trớ khụng đều
+ Nhiệt độ khuụn thấp, thời gian giữ vật đỳc nguội trong khuụn lớn dẫn đến sản phẩm bị nguội, dớnh bỏm vào bề mặt khuụn, gõy nứt trong quỏ trỡnh đẩy sản phẩm.
e. Lỗi giỏp mớ sản phẩm
Hiện tượng: Trờn bề mặt sản phẩm đỳc cú những nếp nhăn. Hiện tượng này xảy ra tại nơi tiếp xỳc của hai dũng kim loại lỏng với nhau nhưng khụng hàn dớnh được với nhau. Nếp nhăn bề mặt xảy ra khi tiến trỡnh đụng đặc xảy ra quỏ nhanh trong dũng kim loại lỏng. Kết quả là độ chảy loóng khụng đủ tại những chỗ giỏp mớ của hai dũng kim loại lỏng (hỡnh 24).
Nguyờn nhõn: Dũng chảy đến phần này kộm do hệ thống rút khụng thớch hợp, ỏp lực phản hồi của dũng kim loại lỏng quỏ lớn do hệ thống lỗ hơi khụng thớch hợp, thành dày của chi tiết đỳc quỏ mỏng. Ngoài cỏc nguyờn nhõn chớnh trờn cũn cú cỏc nguyờn nhõn khỏc như:
+ Nhiệt độ kim loại lỏng và khuụn quỏ thấp
+ Áp suất phun kim loại lỏng khụng tương xứng với diện tớch, độ phức tạp của chi tiết
+ Thời gian điền đầy khuụn quỏ lớn
3. Kết luận
Nắp hụng động cơ 125-2 là chi tiết cú cấu tạo phức tạp, nếu chế tạo bằng cỏc cụng nghệ đỳc thụng thường thỡ khụng đảm bảo yờu cầu chất lượng cũng như hiệu quả kinh tế. Cụng nghệ đỳc ỏp lực cao với tớnh năng ưu việt của nú sẽ là cụng nghệ thớch hợp nhất đểđỳc nắp hụng động cơ 125-2.
Được giao nhiệm vụ, đề tài đó đi sõu tỡm hiểu và nghiờn cứu cụng nghệ cũng như vật liệu để chế tạo nắp hụng động cơ 125-2. Đề tài đó được Bộ Cụng Thương tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quỏ trỡnh triển khai nhiệm vụ. Đề tài cũng đó nhận được sự hợp tỏc nhiệt tỡnh của cỏc cơ quan như Cụng ty Nakyco, Cụng ty Vikyno. Vỡ vậy, mặc dự thời gian ngắn, cụng nghệ cũng như thiết bị cũn rất mới mẻ đối với nhúm đề tài nhưng anh em đó cố gắng thực hiện thành cụng cỏc nội dung đăng ký.
Qua nghiờn cứu cỏc tài liệu và qua tớnh toỏn thử nghiệm thực tế trờn thiết bị ở Viện Cụng nghệ, đề tài đó xỏc định được vật liệu chế tạo cũng như xõy dựng quy trỡnh cụng nghệ đỳc ỏp lực cao chế tạo nắp hụng động cơ RV125-2.
Quy trỡnh mụ tả cụng nghệ túm tắt trờn sơ đồ, đồng thời giới thiệu cỏc thụng số đó tớnh toỏn được và cỏc bước lập trỡnh, cài đặt cũng như thao tỏc cụ thể đối với việc chế tạo chi tiết nắp hụng.
Áp dụng quy trỡnh này, đề tài đó chế tạo thành cụng cỏc sản phẩm nắp hụng động cơ RV125-2 bằng cụng nghệđỳc ỏp lực cao tại Viện Cụng nghệ.
Sản phẩm nắp hụng động cơ RV125-2 đó đạt được cỏc chỉ tiờu kỹ thuật đề ra nhưđộ cứng, dung sai bề dày, chất lượng bề mặt.
Đưa đi khảo nghiệm thực tế, nắp hụng đó đỏp ứng cỏc yờu cầu sử dụng, thu được những nhận xột khả quan.
Tuy cũn cú những thiếu sút, nhưng về cơ bản nhúm đề tài đó hoàn thành cỏc nội dung đăng ký trong Thuyết minh đề tài do Bộ Cụng Thương phờ duyệt.
Nhõn dịp này, nhúm đề tài xin được trõn trọng cảm ơn Vụ Khoa học và Cụng nghệ, Vụ Tài chớnh- Kế toỏn, Văn phũng Bộ Cụng Thương, Lónh đạo và cỏc Phũng, Trung tõm Viện Cụng nghệ, Cụng ty Nakyco và Cụng ty Vikyno đó quan tõm, giỳp đỡ nhúm thực hiện thành cụng đề tài.
PHỤ LỤC
1. Bản vẽ chi tiết nắp hụng động cơ RV125-2 (mặt trong) 2. Bản vẽ chi tiết nắp hụng động cơ RV125-2 (mặt ngoài) 3. Bản kết quả phõn tớch thành phần chi tiết nắp hụng của Nhật
4. Bản kết quả kiểm tra kớch thước và bề mặt chi tiết nắp hụng động cơ RV125-2 đỳc tại Viện Cụng nghệ 5. Bản kết quả kiểm tra độ cứng sản phẩm nắp hụng động cơ RV125-2 đỳc tại Viện Cụng nghệ 6. Bản kết quả phõn tớch thành phần sản phẩm nắp hụng động cơ RV125-2 đỳc tại Viện Cụng nghệ 7. Bản nhận xột đỏnh giỏ sản phẩm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tiờu chuẩn JIS H5302 củaNhật
2. DR. Vero Jozsef, 2005. Kim loại học, Budapest
