CHƢƠNG 4
MỘT SỐ
PHƢƠNG PHÁP ĐÚC
PHẦN 2
ĐÚC TRONG KHUƠN
KIM LOẠI
1 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Từ khĩa
- Permanent casting
- Permanent mold casting
- Gravity die casting
2 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1. MỞ ĐẦU
Khuơn bằng kim
loại, sử dụng
nhiều lần
KL lỏng điền đầy
khuơn nhờ lực
trọng trường
Ruột kim loại
2 nửa khuôn
3 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.1. Sơ lƣợc quy trình cơng nghệ
Sơn khuơn
Lắp ruột
Kẹp chặt 2 nửa
khuơn
Nung nĩng khuơn
Rĩt
52 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 46 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4, Phần 2: Đúc trong khuôn kim Loại - Nguyễn Ngọc Hà, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
kim loại
Làm nguội khuơn
Mở khuơn, lấy vật
đúc
Làm sạch vật đúc
4 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.2. So sánh với khuơn cát
KL lỏng được làm nguội nhanh hơn
Độ thơng khí kém hơn
Độ bền khuơn tốt hơn
Khuơn khơng cĩ khả năng co bĩp
Ứng suất đúc, rỗ khí, biến đổi tổ chức ở
lớp bề mặt
Vật đúc dễ đơng đặc cĩ hướng
5 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.3. Ƣu điểm
Về chất lượng vật đúc:
- Chất lượng bề mặt cao; cấu trúc hạt ở lớp vỏ bề mặt
nhỏ mịn
- Độ chính xác vật đúc cao
Về tính kinh tế & cơng nghệ:
- Hầu như khơng sử dụng HHLK giảm nguyên cơng
chuẩn bị & xử lý HHLK
- Năng suất cao; dễ cơ khí hĩa & tự động hĩa
Cĩ thể điều chỉnh quá trình làm nguội khuơn
điều chỉnh quá trình truyền nhiệt từ KL lỏng qua
thành khuơn điều chỉnh quá trình đơng đặc của
vật đúc để đạt tổ chức & cơ tính cần thiết
6 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.4. Nhƣợc điểm
Vật đúc dễ bị nứt, cong vênh, ứng suất do
nguội nhanh, bị cản co
Đối với những vật đúc cĩ hốc sâu, phần lồi,
gân: khĩ đúc, phải sử dụng nhiều ruột, nhiều
trường hợp phải điều chỉnh kết cấu chi tiết
đúc
Giá thành khuơn cao, thời gian chuẩn bị sản
xuất dài, yêu cầu cao về trình độ quản lý
7 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.5. Phạm vi sử dụng
Sản lượng vật đúc phải đủ cao
Đúc được các HK: chì, kẽm, nhơm, đồng,
gang, thép
Vật đúc cĩ hình dạng khơng quá phức tạp
Chiều dày thành vật đúc: min 3mm, max
50mm
Khối lượng vật đúc: 0,1 – 100 kg
8 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.5. Phạm vi sử dụng
Sand casting: đúc trong
khuơn cát
Plaster casting: đúc trong
khuơn thạch cao
Permanent casting: đúc
trong khuơn kim loại tĩnh
Die casting: đúc áp lực
9 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.5. Phạm vi sử dụng
KHUÔN KIM LOẠI KHUÔN CÁT - SÉT
10 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.5.Phạm vi sử dụng
11 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.5. Phạm vi sử dụng
12 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2. SỰ HÌNH THÀNH VẬT ĐÚC
2.1.Trƣờng nhiệt độ trong khuơn
• Truờng nhiệt độ hệ
vật đúc – lớp sơn khuôn –
khuôn kim loại
T
1
– nhiệt độ kll ở tâm
T
1bm
– nhiệt độ kll ở bề mặt vật đúc
T2’bm– nhiệt độ mặt trong khuôn
T
2bm
– nhiệt độ mặt ngoài khuôn
T
1bd
– nhiệt độ ban đầu của vật đúc
T
2bd
– nhiệt độ ban đầu của khuôn
X
1
, X
2
, X
3
– chiều dày tương ứng
của nửa vật đúc, thành khuôn, lớp
sơn khuôn
X
2
T1bd
T1bm
T2’bm
T
1
T1
T2bd
T2bm
X1 X2
X3
q
13 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.1.Trƣờng nhiệt độ trong khuơn
1
- hệ số tỏa nhiệt từ vật đúc ra môi trường
Thay đổi loại sơn (
3
), chiều dày lớp sơn
(X
3
); vật liệu, làm nguội cưỡng bức khuơn (
2
)
và chiều dày (X
2
) thành khuôn để điều chỉnh
tốc độ truyền nhiệt từ vật đúc.
1
32
2 3 2
1
1khí
khí
X XX
14 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.1. Sự hình thành khe hở khí
Luơn tồn tại khe hở khí giữa vật đúc và
khuơn
Khe hở: sự co của vật đúc, dãn nở nhiệt
& biến dạng của khuơn
Khí: sản phẩm cháy của sơn khuơn,
HHLR, thốt ra từ vật đúc
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15
2.1. Sự hình thành khe hở khí
Khe hở khí: nhiệt trở lớn, hệ số truyền
nhiệt thấp tăng mạnh trở nhiệt giữa vật
đúc và khuơn
Tạo khe hở khí nhân tạo:
- Ngăn ngừa một số khuyết tật đúc
- Nâng cao tuổi thọ khuơn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16
2.3. Làm nguội khuơn
Mục đích:
- Giảm nhiệt độ làm việc bề mặt khuơn
- Làm tăng tốc độ nguội của vật đúc trong
khuơn
- Giảm chu trình nhiệt (nung – làm nguội)
của khuơn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17
2.3. Làm nguội khuơn
Làm nguội: tự nhiên (nguội trong khơng
khí), cưỡng bức (làm nguội bằng khơng
khí nén, nước, dầu )
Làm nguội cưỡng bức: điều khiển quá
trình hình thành vật đúc
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 18
2.4. Làm nguội khuơn
19 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3. KHUƠN KIM LOẠI
3.1. Yêu cầu đối với khuơn KL
Bố trí được HTR trong khuơn
Thốt được khí qua hệ thống thốt khí
Dễ lấy vật đúc ra khỏi khuơn
Bảo đảm chế độ nhiệt của khuơn trong
quá trình cơng nghệ
Giảm khả năng xuất hiện ứng suất trong
khuơn
Dễ cơ khí hĩa, tự động hĩa
20 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2. Các thành phần của khuơn
• 1, 2: hai nửa khuơn
• 3: lịng khuơn
• 4: hệ thống rĩt
• 5: gờ khuơn
• 6: chốt định vị
• 7: tai cĩ lỗ để gá khuơn
lên máy
• 8: ruột cát
• 9: đầu gát ruột
• 10: rãnh thốt hơi
• 11: chốt đẩy
21 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3. Lựa chọn mặt phân khuơn
3.3.1. MPK đứng
Dễ bố trí HTR và
thốt khí (theo MPK)
HTR và thốt hơi cĩ
thể đặt nhiều tầng
Dễ cơ khí hĩa, năng
suất cao
Khĩ đặt ruột
Khuơn dễ cong vênh
22 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.1. MPK đứng
Đúc các vật đúc phẳng,
tương đối mỏng
Vật đúc cĩ biên dạng
tương đối đơn giản,
khơng cĩ ruột hoặc ít
ruột cát
Khối lượng vật đúc nhỏ
23 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.2. Mặt phân ngang
Dễ đặt ruột
Dễ sử dụng khi khuơn khơng được cơ khí
hĩa
Khuơn ít bị cong vênh
HTR chủ yếu đặt trong ruột
Vật đúc dễ bị rỗ khí
Đúc những vật đúc khơng quan trọng,
chiều cao thấp, cĩ một MPK: con lăn, mặt
bích
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 24
3.3.2.Mặt phân ngang
25 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.3. Mặt phân khuơn hỗn hợp
Dễ sử dụng khi đúc các
vật đúc nhỏ
Thớt đáy cĩ thể dùng
chung cho nhiều khuơn
Khĩ cơ khí hĩa
Đúc những chi tiết cĩ
hình dạng phức tạp
Đúc những chi tiết phẳng
và cao
Đúc những chi tiết dạng
nồi
26 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.3. Mặt phân khuơn hỗn hợp
27 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.4. Khuơn lật khơng mặt ráp
Kết cấu đơn giản
Độ bền vững cao
Cĩ thể rĩt hở trực tiếp
Giá thành khuơn rẻ
Đúc các vật đúc cĩ hình dạng đơn giản: tạ
đè, phơi trụ, bi, bánh khía, rịng rọc
Khi vật đúc cĩ hình dạng phức tạp phải
đặt ruột cát & HTR trong ruột
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 28
3.3.4. Khuơn lật khơng mặt ráp
29 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4. Bố trí vật đúc trong khuơn
a> 15 – 20mm
b> 25 – 30mm
c> 25 – 30mm
d> 40 – 60mm
e> 12 – 12mm
30 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5. Chiều dày thành khuơn
X2 > chiều sâu thấm nhiệt: không cần làm nguội
cưỡng bức mặt ngoài khuôn
X2 < chiều sâu thấm nhiệt: phải làm nguội cưỡng bức
mặt ngoài khuôn
Tăng chiều dày thành khuôn có thể làm tăng hoặc
giảm tốc độ nguội của VĐ phụ thuộc vào tương quan
giữa khả năng tích nhiệt của khuôn và khả năng
truyền nhiệt vào môi trường xung quanh
3.5. Chiều dày thành khuơn
- Công thức Gorbunski cho gang:
• X
2
= 11(X
1
)
0,5
, mm
- Công thức Dubinski cho gang, thép
- Công thức Petrichenko
(Xem “Các phương pháp và cơng nghệ đúc
đặc biệt”)
32 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.6. Vật liệu làm khuơn
GX18-36, GX21-40: VĐ nhỏ và trung bình;
khuôn được làm nguội bằng dòng không khí
GC42-12, GC45-5: VĐ trung bình và lớn;
khuôn được làm nguội bằng dòng không khí
C10, C15, C20, 15CrMo : VĐ lớn; khuôn
được làm nguội bằng nước
Al9, Al11 được thấm nitơ bề mặt: VĐ bằng
HK Cu; khuôn được làm nguội bằng nước
33 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.7. Hệ thống thốt khí
- Xẻ rãnh thoát hơi
ở MPK (1, 2)
- Đóng nút thoát
hơi tại các vùng
quẫn khí trong
khuôn (3)
34 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.8. Hệ thống rĩt
a) MPK đứng
b) MPK ngang
35 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.8. Hệ thống rĩt
Tiết diện các thành phần của HTR được xác
định theo phương pháp thông thường nhưng
thời gian rót lấy thấp hơn 20-40%
Tốc độ dâng của KL lỏng trong khuôn:
• Khi MPK đứng: > 50mm/s
• Khi MPK ngang: > 20mm/s
Tỉ lệ các thành phần HTR:
F
d
: F
n
: F
r
= 1 : 1,5 : 1,25
36 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.RUỘT CHO KHUƠN KIM LOẠI
Đúc HK Al, Mg, HK màu dễ chảy (đôi khi
HK Cu, gang) có hình dạng đơn giản: ruột
kim loại
Đúc gang, thép, vật đúc thành mỏng, lỗ phức
tạp: ruột cát
37 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.1. Ruột kim loại
Ruột cố định: gắn liền với khuôn; dùng tạo lỗ nhỏ,
nông (a)
Ruột di động: khi ráp khuôn đặt vào và rút ra trước
khi dỡ khuôn; dùng tạo lỗ sâu (b, c)
- Ruột cần có độ xiên thích hợp
38 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.2. Ruột cát
Yêu cầu:
- Nằm vững trong khuôn
- Chống nổi ruột
- Dễ thoát hơi ra ngoài
Thường dùng: ruột vỏ
mỏng chế tạo bằng HH
cát-nhựa, cát-NTT
39 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CƠNG NGHỆ
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
Vật đúc cần được lấy khỏi khuôn đơn giản và dễ dàng
VĐ nên có ít phần lồi và chúng cần vuông góc với
MPK
Thành VĐ cần có độ xiên hợp lý
Các phần nhô ra ở mặt ngoài nên hợp nhất lại thành
một phần có độ cao như nhau VĐ không kẹp chặt
khuôn
40 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
Thành VĐ cần cĩ độ xiên hợp lý
VĐ nên cĩ ít phần lồi và vuơng gĩc MPK
41 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
Một bề mặt của VĐ nên phẳng
kết cấu khuôn đơn giản,
tăng độ chính xác VĐ (H 2)
Chiều dày thành VĐ phải bảo
đảm:
- Độ bền cần thiết
- KL lỏng điền đầy khuôn Hình 2
42 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.2. Sơn khuơn kim loại
5.2.1. Mục đích
Điều chỉnh tốc độ nguội của VĐ
Bảo vệ bề mặt khuôn khỏi va đập nhiệt và
ăn mòn
Tạo môi trường khí nhất định
Tăng độ thấm ướt bề mặt khuôn với KL lỏng
Hợp kim hoá, biến tính bề mặt
43 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.2.2. Một số loại sơn
Đúc gang:
5% bồ hóng + 10% NTT + 5% sét + 0,5%
KMnO
4
Đúc thép:
50% bột ziêccôn + 25% dầu hoả + 25%
mazút
44 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.3. Rĩt khuơn
Nếu vật đúc tương
đối dài, để bảo đảm
dịng chảy êm, tránh
bắn tĩe:
- Khi bắt đầu rĩt: khuơn
bố trí nằm ngang
- Theo quá trình rĩt,
nâng dần khuơn theo
phương đứng
45 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐÚC
1. Thay đổi kết cấu của vật đúc cho phù hợp
với đúc trong khuôn kim loại
2. Lựa chọn phương án bố trí vật đúc trong
khuôn, mặt phân khuôn, phương án ruột
3. Bố trí và tính toán tiết diện các thành phần
của HTR
4. Tính toán đậu ngót
5. Thiết kế hệ thống thoát hơi
46 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ ĐÚC
6. Thiết kế ruột
7. Lựa chọn vật liệu làm khuôn; xác định
chiều dày thành khuôn
8. Tính toán chế độ nhiệt của khuôn xác
định phương thức làm nguội cưỡng bức
khuôn
47 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
7. MÁY ĐÚC CHO KHUƠN KL
7.1.Máy đúc với MPK đứng
48 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
7.2. Máy đúc với MPK ngang
49 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
7.3. Máy đúc nhiều vị trí
50 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Khuơn kim loại để đúc piston
bằng HK nhơm
51 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
VẤN ĐỀ THẢO LUẬN
• Tại sao khơng nên đúc các vật đúc cĩ
thành quá dày trong khuơn kim loại?
• So sánh chất lượng vật đúc trong khuơn
kim loại trong 2 trường hợp: mặt phân
khuơn đứng và mặt phân khuơn ngang.
• Cĩ thể đúc các vật đúc cĩ hình dạng phức
tạp trong khuơn kim loại khơng?
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 52
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_cong_nghe_duc_chuong_4_phan_2_duc_trong_khuon_kim.pdf