Bài giảng Cơ khí đại cương - Chương 4

ng độ chính xác, độ bóng) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI 4.1.2. Đặc điểm Ưu điểm Nhượcđiểm  Đúc được từ các loại vật liệu khác nhau: Gang Thép Kim loại màu Các loại hợp kim, v.v.. Khối lượng Vật đúc: gam  hàng trăm tấn Tốn KL cho hệ thống rót  Có thể chế tạo được Vật đúc có hình dạng, kích thước phức tạp: Thân máy công cụ Vỏ động cơ mà các phương pháp khác khó khăn hoặc không thực hiện được. Có nhiều khuyết tật ( thiếu hụt, rỗ khí) Đúc được nhiều lớp KL khác nhau trong vật đúc Khó khăn trong việc kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc. Cơ khí hoá, Tự động hoá Độ chính xác không cao. Giá thành rẻ, sản xuất linh hoạt, năng suất cao CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / 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 Đúc liên tục Đúc khuôn mẫu chảy .. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.2. CẤU TẠO KHUÔN ĐÚC Nửa khuôn trên Nửa khuôn dưới Lòng khuôn Cốc rót Ống rót Đậu hơi, Đậu ngót Hòm khuôn trên Định vị Thao (Lõi) Đường dẫn Lọc xỉ Các bộ phận cơ bản của khuôn đúc (Khuôn cát) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.3. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Chế tạo bộ mẫu Chế tạo hỗn hợp làm khuôn Làm khuôn (Sấy khuôn) Chế tạo hỗn hợp làm thao Làm thao (lõi) (Sấy thao (lõi)) Nấu kim loại (Hợp kim) RÓT Lắp Khuôn và Thao Dỡ khuôn  Vật đúc Tháo THao Làm sạch Kiểm tra CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.2. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC a) Chi tiết cần chế tạo b) Bản vẽ đúc c) Bản vẽ mẫu Đậu hơi Hệ thống rót Chốt định vị Nửa khuôn trên Nửa khuôn dưới Lõi 4.2. quá trình thiết kế vật đúc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.3. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Dữ liệu thiết kế •Mô hình chi tiết đúc & khuôn đúc •Vật liệu khuôn •Quy trình đúc & đặc tính •. Mô hình CAD CAE •Truyền nhiệt •Phân tích dòng chảy •Mô hình phần tử hữu hạn •Tối ưu hóa thiết kế Tạo mẫu: Tạo mẫu trên máy CNC Tạo mẫu nhanh Mô phỏng quá trình đúc •Dòng kim loại lỏng •Truyền nhiệt •Quá trình đóng rắn •ứng suất •Chất lượng/ các khuyết tật Hoạt động khác Mô hình trên máy quét Laser Thiết kế khuôn/ nửa khuôn •Hướng rút khuôn •Đường & mặt phân khuôn •Góc rút khuôn, độ co ngót •Yêu cầu về độ chính xác khuôn •Định vị các mảnh khuôn với nhau Khả năng thực hiên •Điều kiện nhà xưởng •Tính toán thời gian •Tính toán chi phí sản xuất CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.3. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Nấu chảy kim loại Lò cao CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.3. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Lò hồ quang điện Nấu chảy kim loại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.2. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC Lò cảm ứng Lò điện trở Nấu chảy kim loại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC 4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát 4.4.1.1. Bộ mẫu và hộp lõi a) Vật liệu làm mẫu và hộp lõi  Gồm: mẫu, tấm mẫu, mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót.  Mẫu: Dùng để tạo ra lòng khuôn, mẫu thường có hình dáng giống mặt ngoài của vật đúc.  Tấm mẫu: Dùng để kẹp mẫu khi làm khuôn.  Mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót để tạo ra những bộ phận này trong khuôn.  Hộp lõi dùng để chế tạo lõi. Lõi để tạo ra hình dạng bên trong.  Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi phải đạt các yêu cầu:  Đảm bảo độ bóng, độ chính xác;  Bền, cứng, sử dụng được lâu;  Kg bị co, trương, nứt, ;  Chịu được tác dụng cơ, hóa, kg bị gỉ và ăn mòn;  Rẻ tiền và dễ gia công.  Vật liệu thường dùng: Gỗ, KL, thạch cao, xi măng, chất dẻo, Là điền đầy kim loại lỏng vào khuôn làm bằng cát. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC 4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát Yêu cầu của khuôn cát: •Độ bền •Tính lún •Tính dẻo •Tính công nghệ • là khả năng chống lại sự phá hủy trong quá tình lắp ráp, chế tạo khuôn và quá trình rót •Khuôn cát khô: 80-200 MPa •Khuôn cát ướt: 30-70MPa • là khả năng đảm bảo thể tích các phần khuôn có sự co dãn dưới áp lực khi kim loại co Tính điền đầy Tính ổn định hóa nhiệt Tính thông khí Tính chống ẩm • đặc trưng cho khả năng in hình rõ nét của mẫu, hộp lõi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC 4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát Các vật liệu làm khuôn và lõi ( green sand) thành phần cơ bản 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 khuôn. Độ hạt 75 and 150 micrometres CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC 4.4.2: công nghệ đúc khác Đúc khuôn kim loại (permanent mold casting) Đúc áp lực (pressure casting) Đúc khuôn mẫu chảy (investment casting) Đúc trong khuôn vỏ mỏng (shell mold casting) Đúc ly tâm (centrifugal casting) Đúc liên tục (continous casting) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / 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 bằng KL.( SKD61)  Cơ bản giống như khuôn cát nhưng có những đặc điểm riêng:  Tốc độ kết tinh lớn (vì nguội nhanh)  Cơ tính của vật đúc tốt.  Độ nhẵn b/m, độ chính xác của lòng khuôn cao  Chất lượng vật đúc tốt.  Tuổi thọ của khuôn KL cao.  Tiết kiệm t/g làm khuôn nên nâng cao NS và giảm giá thành.  Nhược điểm:  Ko đúc được vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và lớn.  Ko có tính lún và thoát khí  Khó khăn cho CN đúc.  Dễ bị nứt. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc áp lực (die casting) ƯU ĐIỂM •Đúc được vật phức tạp, thành mỏng (15 mm), đúc được các loại lỗ có k/t nhỏ. •Độ bóng và 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 được lõi cát vì dòng chảy có áp lực lớn  Hình dạng lỗ hoặc mặt trong phải đơn giản. •Khuôn chóng bị mài mòn do dòng chảy áp lực của HK ở to cao. Ứng dụng: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc khuôn mẫu chảy (investment casting) Là 1 dạng đúc đặc biệt trong khuôn 1 lần. Giống như đúc trong khuôn cát nhưng chỉ khác ở chỗ mẫu là vật liệu dễ chảy hoặc dễ cháy (sáp, ong, parafin, ) ĐẶC ĐIỂM •Độ chính xác cao so với đúc cát (0,1/25mm) • Thường đúc các chi tiết nhỏ (3g- 5kg) •Bề mặt chi tiết nhẵn, không có bavia của mặt phân khuôn •Quy trình đúc dài ( 16-48 giờ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc liên tục (continous casting) 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  Là QT rót KL lỏng liên tục vào khuôn KL. Vật đúc đông đặc liên tục và SP được lấy ra liên tục. Sử dung trong các nhà máy luyện kim kết hợp hệ thống cán kéo kim loại ở đầu ra (12) để sản xuất các dạng phôi thanh, tấm. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / 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 có thể đứng hoặc ngang, máy nằm ngang thì thích hợp hơn cho chi tiết hình trụ dài, mỏng , máy đứng thích hợp cho chi tiết dang vòng xuyến. •Tổ chức KL mịn chặt ko tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót. •Ko dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí KL. Alfred Krupp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC Đúc trong khuôn vỏ mỏng (shell mold casting) Là QT đúc trong khuôn cát đặc biệt (gồm cát và chất kết dính) mà thành khuôn mỏng chỉ 68 mm. Đặc điểm: Đúc được các loại vật liêu như : gang, hk nhôm, đồng Khối lượng từ 30g cho đến 45-90kg Độ nhẵn bề mặt khoảng 0,3-4m, độ chính xác khoảng 0,005mm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1. tính đúc của hợp kim a. Tính chảy loãng b. Tính co c. Tính thiên tích d. Tính hòa tan khí CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1. tính đúc của hợp kim a. Tính chảy loãng  Thể hiện mức độ lỏng hoặc sệt của HK lỏng  Tính chảy loãng càng cao thì KL lỏng điền đầy khuôn càng tốt, vật đúc nhận được càng rõ nét và chính xác. Tính chảy loãng phụ thuộc vào: o thành phần hóa học của HK, o to nấu chảy hoặc to rót, oloại khuôn đúc và công nghệ rót.  Nhưng tính chảy loãng tăng thì dễ bị hòa tan khí, to rót cao  Vật đúc co nhiều. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1. tính đúc của hợp kim b. Tính co  Là sự giảm thể tích khi kết tinh và khi làm nguội.  HK nào có độ co ngót lớn thì khuôn đúc phải có đậu ngót và kết cấu vật đúc hợp lý. Kim loại/hợp kim Độ co thể tích Kim loại/hợp kim Độ co thể tích Aluminum Al–4.5%Cu Al–12%Si Carbon steel 1% carbon steel Copper 6.6 6.3 3.8 2.5–3 4 4.9 70%Cu–30%Zn 90%Cu–10%Al Gray iron Magnesium White iron Zinc 4.5 4 Expansion to 2.5 4.2 4–5.5 6.5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.1. tính đúc của hợp kim c. Tính thiên tích  Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc và trong nội bộ hạt  Ảnh hưởng đến cơ tính của vật đúc.  Thiên tích vùng: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc.  Thiên tích hạt: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong nội bộ hạt, tâm chứa KL khó chảy, xung quanh chứa tạp chất và KL dễ chảy.  Sự thiên tích này làm cho cơ, lý, hòa tính ko đồng bộ. d. Tính hòa tan khí  Là sự xâm nhập của các chất khí trong môi trường vào HK đúc khi nấu, rót và kết tinh tạo ra oxit KL  Cơ tính kém đi.  Các khí hòa tan: O2, H2, N, CO, CO2, H2O,...  Khí hòa tan vào trong KL tạo rỗ khí, tạo nên cacbit KL, nitơrit KL  KL dòn. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.2. gang  Gang là HK có tính đúc rất tốt. Vật liệu nấu  Vật liệu KL: Gang thỏi, gang và thép vụn, các fero HK như Fe-Si; Fe-Mn.  Nhiên liệu: Than cốc 1016%; than gầy 20 22%.  Chất trợ dung: Là chất đưa vào để khử tạp chất đưa vào xỉ; thường là CaCO3. Lò nấu gang:  Lò đứng (hay dùng); Lò ngọn lửa; Lò điện hồ quang.  Người ta hay dùng gang xám để đúc.  Nhiệt độ rót: 12001350oC. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. TÍNH ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.3. thép  Tính đúc của thép kém hơn gang xám vì to chảy cao, độ quá nhiệt lớn, độ co lớn, dễ xảy ra khuyết tật.  Khi đúc thép HK tính thiên tích lớn.  Tính chảy loãng kém  Vật đúc phải có kết cấu đơn giản, chiều dày thành thích hợp, đều đặn.  Hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi cần bố trí hợp lý để bù ngót và thoát khí.  Khuôn cần có tính bền nhiệt cao, tính lún tốt, tính thông khí tốt.  Thường đúc trong khuôn cát, khuôn mẫu chảy và khuôn vỏ mỏng. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DWE Department of Welding and Metal Technology /. Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204 4.5. TÍNH ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM 4.5.4. kim loại và hợp kim màu 1) Tính đúc của đồng và nhôm  Cu và Al có tính đúc tốt: Tonc Cu = 1083 oC; Tonc Al = 660 oC.  Độ chảy loãng cao  Dễ đúc.  Co lớn:  = 23%  Khó đúc, dễ bị thiếu hụt, cong vênh.  Tính thiên tích lớn vì trong Cu và Al có các ng/tố khác nặng hơn.  Chủ yếu đúc trong khuôn KL và đúc dưới áp lực CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt