Giáo trình môn kỹ thuật chế tạo máy

ất đúc, hàn và rèn dập, h−ớng dẫn cách thiết kế công nghệ và chọn dụng cụ, thiết bị để thực hiện các quá trình công nghệ đó. Để thực hiện đ−ợc mục tiêu nêu trên của môn học, gắn học với hành, cùng với việc tiếp nhận các kiến thức qua ch−ơng trình học học tập lý thuyết theo các giáo trình môn học, ng−ời học còn phải thực hiện các bài thí nghiệm và các bài tập thực hành. Tài liệu bài tập môn học kỹ thuật chế tạo máy này giúp cho ng−ời học có cơ sở và điều kiện thuận lợi để thực hiện đ−ợc các bài tập môn học đ−ợc giao trong quá trình học tập, giúp ng−ời học làm quen và có khả năng thiết kế công nghệ chế tạo các loại phôi và chi tiết máy có kết cấu t−ơng đối đơn giản. Tài liệu đ−ợc một tập thể giảng viên của bộ môn Công nghệ kim loại biên soạn, do PTS Lê Cao Thăng làm chủ biên. Phân công biên soạn nh− sau: Phần I: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Mục A, B và C – PTS Lê Cao Thăng Mục D – GV Bùi Ngọc Trân Phần II: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ rèn tự do GV Vũ Đình Trung Phần III: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ dập thể tích trên máy búa PTS Lê Cao Thăng Phần IV: H−ớng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy GV Phạm Việt Bình Để thuận tiện cho việc sử dụng, mỗi phần đ−ợc in thành một tập riêng. Các tác giả mong những tập tài liệu này sẽ giúp ích cho sinh viên trong quá trình học tập tại tr−ờng. Tài liệu cũng có thể dùng để tham khảo cho các bạn đồng nghiệp, các kỹ s− trong công tác kỹ thuật. Những ý kiến đóng góp để hiệu chỉnh, bổ sung nâng cao chất l−ợng cho những lần xuất bản sau xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Công nghệ kim loại, khoa Cơ khí, tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên. 1 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Phần I - h−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Đề bài: Thiết kế công nghệ đúc chi tiết... (đ−ợc chỉ định theo bản vẽ đề bài số...) với các điều kiện sản xuất nhỏ, mẫu gỗ, làm khuôn cát bằng tay. Vật liệu chi tiết và vật liệu mẻ kim loại đ−ợc chỉ định theo số đầu đề bài tập. Nhiệm vụ cụ thể: 1) Phần bản vẽ: a) Bản vẽ công nghệ đúc (bản vẽ vật đúc) (A2) b) Bản vẽ mẫu, hộp lõi (A1) 2) Phần thuyết minh: a) Phân tích tính công nghệ của kết cấu vật đúc b) Cách chọn mặt phân khuôn c) Thuyết minh quá trình làm khuôn d) Các tính toán: Hệ thống rót, ngót, hơi, mẻ liệu kim loại, lực kẹp giứ hai nửa khuôn a. H−ớng dẫn thực hiện bài tập thiết kế công nghệ đúc D−ới đây h−ớng dẫn trình tự các b−ớc tiến hành để làm một bài tập thiết kế công nghệ đúc, chủ yếu dùcho ph−ơng pháp làm khuôn bằng tay để đúc vật đúc gang xám I. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc, phân tích tính công nghệ của nó, đề xuất những kiến nghị sửa đổi hình dạng, kết cấu cho phù hợp với khả năng của sản xuất đúc Khi thiết kế công nghệ một chi tiết đúc ta phải nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc để hiểu hình dáng, kích th−ớc, điều kiện làm việc, vị trí của chi tiết trong máy, đặc điểm của vật liệu chế tạo chi tiết cũng nh− yêu cầu về cơ lý tính của toàn bộ chi tiết, của từng phần chi tiết, cách gia công chi tiết sau này v.v... Tìm hiểu càng đầy đủ thì bản thiết kế công nghệ càng có chất l−ợng tốt, sản phẩm đúc ra sẽ đạt đ−ợc hiệu quả kinh tế cao, vật đúc ít bị h− hỏng. 1. Đọc bản vẽ chi tiết đúc: Muốn hình dung đ−ợc chi tiết phải đọc kỹ bản vẽ. Đó là đòi hỏi tr−ớc tiên đối với ng−ời thiết kế công nghệ đúc. Khi hình dung đ−ợc chi tiết đúc một cách đầy đủ mới có điều kiện để chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn, thiết kế lõi, đậu ngót và hệ thống rót, vật làm nguội, l−ợng d− gia công và l−ợng d− công nghệ một cách thích hợp nhất đối với quy mô sản xuất và trang thiết bị hiện có của phân x−ởng. 2. tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết : Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc để có thể đề ra các biện pháp thích hợp trong quá trình chế tạo vật đúc. Ví dụ khi đúc các thân máy công cụ, các 2 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc sống tr−ợt là bộ phận rất quan trọng không cho phép có khuyết tật đúc thì phải đặt phần này nằm ở khuôn d−ới v.v... 3. nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo và yêu cầu về cơ lý tính của chi tiết : Mỗi hợp kim đúc đều có đặc điểm riêng về tính đúc, do đó khi thiết kế công nghệ cần phải chú ý để có biện phám công nghệ thích ứng (ví dụ để l−ợng trừ co ở mẫu khác nhau t−ơng ứng với mỗi hợp kim đúc; Chú ý thiết kế hệ thống rót có khả năng điền đầy vật đúc đối với các hợp kim có độ chảy loãng kém; Có biện pháp chống nứt vật đúc đối với các hợp kim truyền nhiệt kém). Dùng ph−ơng pháp đúc đạt độ chính xác cao để đảm bảo kích th−ớc của chi tiết đúc ra đáp ứng đ−ợc đúng yêu cầu của bản vẽ mà không cần gia công cơ khí với các hợp kim khó gia công cơ khí nh− thép chịu mài mòn (thép mangan cao), thép chịu axit (thép silic)... 4. tìm hiểu cách gia công chi tiết, vị trí gá lắp của chi tiết trong khi gia công cơ khí Những hiểu biết về cách gia công, vị trí gá lắp chi tiết khi gia công cơ khí sẽ giúp cho ng−ời thiết kế công nghệ đúc trong việc chon mặt phân mẫu, ráp khuôn, quy định các l−ợng d− công nghệ... đ−ợc hợp lý, chính xác, cũng nh− tạo điều kiện cho việc gia công cơ khí đ−ợc thuận lợi, chi phí gia công ít và ít bị sai hỏng. 5. Đề xuất ý kiến để sửa đổi hình dáng, kết cấu chi tiết đúc Sau khi đã đọc bản vẽ chi tiết đúc, tìm hiểu điều kiện làm việc, đặc điểm của vật liệu, cách gia công cơ khí sau khi đúc nếu thấy có phần nào của chi tiết có hình dang và kết cấu không hợp lý (không đảm bảo cho quá trình đúc và quá trình gia công cơ khí tiếp theo đ−ợc thuận lợi, hoặc không đảm bảo đ−ợc chất l−ợng vật đúc... ) thì ng−ời thiết kế công nghệ đúc cần thảo luận và đề xuất với ng−ời thiết kế chi tiết đúc và ng−ời thiết kế gá lắp gia công cơ khí (trong phạm vi sinh viên thực hiện bài tập đúc thì đó là sự thảo luận và đề xuất ý kiến của sinh viên với giáo viên h−ớng dẫn) sự thay đổi hình dáng và kết cấu của chi tiết đúc cho phù hợp với khả năng sản xuất. Mọi sự thay đổi hình dáng và kết cấu chi tiết đúc cho phù hợp với công nghệ đúc không đ−ợc làm ảnh h−ởng tới khả năng làm việc của nó. II. Thiết kế vật đúc 1. Chọn vị trí vật đúc trong khuôn rót: Vị trí của vật đúc trong khuôn lúc rót th−ờng chọn theo ph−ơng pháp làm khuôn, cách bố trí hệ thống rót, l−ợng d− gia công cơ khí và l−ợng d− công nghệ, kích th−ớc của hòm khuôn... Khi chọn vị trí vật đúc trong khuôn khi rót cần chú ý: - Những phần quan trọng của chi tiết cần sít chặt, những bề mặt gia công quan trọng, lớn nên đặt ở phần d−ới của khuôn (ví dụ phần sống tr−ợt của thân máy tiện, các bề mặt răng của bánh răng... ). - Nếu không thể thực hiện đ−ợc điều nêu trên thì đặt các mặt này dựng đứng hoặc nghiêng để tránh khuyết tật rỗ xỉ, rỗ khí... 3 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc - Nếu vì nguyên nhân nào đó những mặt gia công quan trọng bắt buộc phải đặt quay về phía trên thì phải tạo mọi điều kiện để những khuyết tật đúc (rỗ co, rỗ xỉ, rỗ khí... ) chỉ sinh ra ở những phần của vật đúc mà khi đúc có thể cắt bỏ đi (đậu hơi, đậu ngót, phần gia công cơ khí... ) - Những vật đúc bằng hợp kim có độ co lớn khi đông nguội thì khi rót phải đặt ở vị trí có thể đảm bảo cho h−ớng đông của kim loại trong khuôn về phía bổ ngót cho đậu ngót. - Đặt những phần vật đúc có thành mỏng và rộng ở phía d−ới của khuôn hoặc nằm nghiêng lúc rót để tránh các khuyết tật nh− thiếu, khớp... của vật đúc. 2. chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn, chọn mặt ráp khuôn và mặt phân mẫu: Việc chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn cũng nh− mặt ráp khuôn có ảnh h−ởng lớn đến quá trình kỹ thuật làm khuôn và độ chính xác của vật đúc. Chọn mặt ráp khuôn nên căn cứ vào các chỉ dẫn sau đây: - Đảm bảo cho quá trình làm khuôn đ−ợc dễ dàng, thuận lợi (rút đ−ợc mẫu ra khỏi khuôn dễ dàng sau khi làm khuôn đảm bảo cho việc sửa khuôn đ−ợc thuận tiện, việc thao tác khi làm khuôn và khi lắp đ−ợc dễ dàng... ). Muốn vậy nên chọn mặt ráp khuôn qua tiết diện lớn nhất; chọn sao cho lòng khuôn rộng và lòng khuôn trên nên chọn nông hơn lòng khuôn d−ới để giảm chiều cao và trọng l−ợng của nửa khuôn trên. - Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho kết của mẫu đơn giản, càng ít phần lắp rời càng tốt để giảm chi phí chế tạo mẫu và khuôn, đảm bảo độ bền và cứng vững của mẫu. - Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho khuôn chỉ có một mặt ráp khuôn và mặt ráp khuôn này đồng thời là mặt phân mẫu, điều đó làm cho cấu tạo khuôc đúc đơn giản, cho phép làm khuôn cả trên máy và vật đúc đạt độ chính xác. Để thực hiện chỉ dẫn này có tr−ờng hợp ng−ời ta dùng thêm các lõi để tạo hình bề mặt bên phức tạp của vật đúc (Hình 1). - Mặt ráp khuôn nên là mặt phẳng. Nếu phải dùng đến ụ cát thì ụ cát nên nằm ở khuôn d−ới (Hình 2). - Mặt ráp khuôn cũng nh− vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao cho số lõi là ít nhất, nếu có thể đ−ợc nên dùng thêm ụ cát thay cho lõi. Điều đó làm giảm thời gian chế tạo và lắp ráp lõi, nâng cao độ chính xác của vật đúc, giảm bavia ở chỗ mối ráp khuôn và lõi (Hình 3). Chiều cao của ụ cát nằm ở phần khuôn d−ới Hd ≤ D, còn ụ cát nằm ở phần khuôn trên Htr≤ 0,3D (D là đ−ờng kính của ụ cát) đối với tr−ờng hợp làm khuôn cát t−ơi trên máy. Khi làm khuôn bằng tay có thể giảm các trị số này đi gần một nửa. - Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao cho chiều cao chung của khuôn là bé nhất, vì nếu phải dùng mẫu có chiều cao lớn để làm khuôn thì vừa khó rút mẫu ra khỏi khuôn, khuôn dễ sứt vỡ, lại khó lắp đặt lõi vào khuôn, hình dạng vật đúc thay đổi nhiều do độ nghiêng thành vật 4 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc đúc lớn. Ngoài ra khuôn đúc cao dễ bị phình, khuôn trên dễ bị nổi lên do áp suất của kim loại lỏng lớn, phải dùng các biện pháp đặc biệt để xử lý. Hình 1- Làm khuôn đế bàn xoay của máy a) Chi tiết; b) Khuôn Hình 2- Khuôn giá đỡ với mặt ráp khuôn gấp khúc a) Không đúng- ụ cát 1 treo ở nửa khuôn trên b) Đúng - ụ cát 2 nằm ở nửa khuôn d−ới - Mặt ráp khuôn nên chọn sao cho tất cả các lõi đều nằm ở phần khuôn d−ới để dễ lắp đặt lõi, dễ kiểm tra vị trí của lõi trong khuôn. - Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho toàn bộ hoặc phần lớn các phần vật liệu đúc đòi hỏi độ chính xác và chất l−ợng đ−ợc nằm trong cùng một hòm khuôn và tốt nhất là cả vật đúc nằm ở khuôn d−ới. Các mặt không qua gia công cơ khí, lại không cho phép có độ nghiêng của vật đúc thì không đ−ợc bố trí nằm ở thành bên của khuôn đúc. - Với các vật đúc có khe hẹp hoặc thành mỏng mà chiều rộng hay chiều dày của khe hẹp hay thành cần đảm bảo kích th−ớc chính xác thì mặt ráp khuôn phải chọn sao cho những phần này cùng nằm trong một hòm khuôn để các 5 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc kích th−ớc của các phần này không hoặc ít bi thay đổi nhất khi hòm khuôn bị xê dịch (Hình 4). Hình 3- Làm khuôn chân bệ máy a) Hình vẽ chân bệ ; b) Khuôn có lõi ; c) Khuôn có ụ cát Hình 4- Khuôn vành đ−ờng kính 3m dày 25mm làm d−ới nền a) Không đúng- có thể hỏng nếu lệch hòm; b) Đúng - Mặt ráp khuôn và vị trí của khuôn đ−ợc chọn sao cho mặt chuẩn gia công nên nằm trong một hòm khuôn, không có mặt ráp cắt ngang và tốt nhất là bố trí đ−ợc mặt chuẩn và các mặt gia công theo chuẩn đó trong cùng một hòm khuôn. Ngoài ra mặt ráp khuôn và vị trí mẫu trong khuôn cũng phải chú ý bảo đảm dễ lắp ráp khuôn, dễ sửa chữa, dễ kiểm tra và dễ sấy. 3. thành vật đúc- thiết kế chuyển tiếp thành vật đúc Thành vật đúc nối liền các bộ phận làm việc cơ bản của vật đúc với nhau tạo nên một kết cấu vững chắc. Chiều dày thành vật đúc đ−ợc thiết kế không chỉ dựa vào yêu cầu làm việc của chúng mà còn phải đảm bảo đ−ợc khả năng có thể đúc đ−ợc. Dùng hợp kim có độ chảy loãng cao có thể đúc đ−ợc những vật đúc có thành mỏng. Khi thiết kế công nghệ đúc cần căn cứ vào bảng B1 để kiểm tra xem với chiều dày các thành của chi tiết cần đúc có đúc đ−ợc không. Nếu có thành nào của vật đúc quá mỏng không đúc đ−ợc thì phải sửa đổi kết cấu hoặc có những biện pháp công nghệ đặc biệt. 6 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Giữa các thành vật đúc có phần chuyển tiếp. Nếu các thành vật đúc có chiều dày gần bằng nhau thì sự chuyển tiếp đơn giản chỉ là những góc l−ợn với bán kính thích hợp để khuôn không bị vỡ khi rút mẫu và vật đúc không bị nứt khi hợp kim đúc kết tinh và đông đặc trong khuôn. trong tr−ờng hợp chiều dày các thành vật đúc khác nhau nhiều thì phải thiết kế phần chuyển tiếp (bảng B2). 4. Sai lệch cho phép về kích th−ớc, khối l−ợng của vật đúc và l−ợng d−: 4.1. sai lệch về kích th−ớc và khối l−ợng: Khi chế tạo vật đúc bao giờ cũng có sự sai lệch giữa kích th−ớc, khối l−ợng danh nghĩa và thực tế, sai lệch này phụ thuộc vào dạng sản xuất, trình độ công nhân mộc mẫu, làm khuôn, làm lõi và lắp ráp... - Bảng B3 giới thiệu các giá trị sai lệch cho phép về kích th−ớc đối với vật đúc bằng gang xám và bằng thép. - Bảng B4 – sai lệch cho phép về chiều dày thành và gân không gia công của vật đúc bằng gang xám. - Bảng B5 – sai lệch cho phép về khối l−ợng của vật đúc bằng gang xám. Để xác định đ−ợc sai lệch về kích th−ớc và khối l−ợng vật đúc tr−ớc hết cần xác định đ−ợc cấp chính xác vật đúc. Tuỳ theo độ chính xác yêu cầu, tất cả các vật đúc đ−ợc chia ra làm ba cấp chính xác. Độ chính xác cấp I dùng cho sản xuất hàng loạt lớn, sử dụng mẫu kim loại và máy để làm khuôn đúc. Độ chính xác cấp II dùng cho sản xuất hàng loạt vừa. Độ chính xác cấp III là sản xuất đơn chiếc, làm khuôn bằng tay với mẫu gỗ. Số l−ợng sản phẩm cần đúc là thông số quan trọng để đ−a vào đó mà định ra dạng sản xuất. Với các vật đúc cỡ nhỏ (khối l−ợng < 100 kg) và cỡ trung bình (khối l−ợng đến 500 kg) số l−ợng cần thiết để tổ chức sản xuất theo dạng sản xuất hàng loạt lớn là trên 1000 vật đúc, hàng loạt vừa là từ 100 đến 1000 vật đúc, sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ là d−ới 100 vật đúc. Với các vật đúc cỡ lớn (khối l−ợng trên 500 kg) số l−ợng vật đúc cần thiết để tổ chức sản xuất theo các loại hình trên có thể lấy giảm đi 20 ữ 40 % so với tr−ờng hợp các vật đúc trung bình và nhỏ. Trong các bảng kể trên giới hạn sai lệch trên của vật đúc là độ sai khác giữa kích th−ớc (hay khối l−ợng) cho phép lớn nhất và kích th−ớc (hay khối l−ợng) danh nghĩa trên bản vẽ và đ−ợc ghi bằng dấu (+). Giới hạn sai lệch d−ới là độ sai khác giữa kích th−ớc (khối l−ợng) danh nghĩa với kích th−ớc (khối l−ợng) cho phép bé nhất và đ−ợc ghi bằng dấu (-). 4.2. l−ợng d− gia công cơ khí: L−ợng d− gia công cơ khí là phần kim loại để dôi ra trên các bề mặt của vật đúc để sau khi gia công cơ khí cắt bỏ lớp kim loại này đi sẽ nhận đ−ợc chi tiết máy có độ chính xác kích th−ớc và độ bóng bề mặt yêu cầu. Khi chọ giá trị l−ợng d− gia công cơ khí cần căn cứ vào cấp chính xác của vật đúc, vị trí bề mặt cần để l−ợng d− khi đúc, độ phức tạp của loại hợp kim đúc. Ngoài ra l−ợng d− gia công cơ khí đ−ợc chọn cũng cần căn cứ vào loại hợp kim đúc, kích th−ớc vật đúc, dạng sản xuất. Với các vật đúc bằng gang xám, có thể chọn l−ợng d− gia công cơ khí theo bảng B6, trong đó có ba nhóm l−ợng d− với các loại hình sản xuất khác nhau và 7 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc trong mỗi nhóm vật đúc lại đ−ợc chia ra loại đơn giản và phức tạp. Các giá trị l−ợng d− trong bảng này áp dụng đối với các mặt d−ới và mặt cạnh của vật đúc theo vị trí khi rót. Đối với các mặt trên của vật đúc nhóm 2 nên lấy l−ợng d− theo nhóm 3, còn đối với mặt trên của vật đúc thuộc nhóm 3 l−ợng d− đ−ợc tuỳ theo ph−ơng pháp chế tạo vật đúc nên không ghi ở bảng. Bảng 7 là giá trị l−ợng d− gia công cơ khí quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam. L−ợng d− gia công cơ khí các lỗ lắp ghép của vật đúc bằng gang xám nêu ở bảng B8. Khi gia công các lỗ có chiều dài gấp năm lần đ−ờng kính thì l−ợng d− đối với nhóm 1 và 2 đ−ợc xác định t−ơng ứng theo nhóm 2 và 3, còn l−ợng d− đối với nhóm 3 tăng lên tuỳ theo ph−ơng pháp đúc. Kích th−ớc bé nhất của những lỗ không gia công trong các vật đúc gang chế tạo bằng cát, tính bằng mm nh− sau: Chiều dày thành vật đúc 6 ữ 10 20 ữ 30 40 ữ 50 Đ−ờng kính lỗ đúc 6 ữ 10 10 ữ 15 12 ữ18 Đối với vật đúc bằng thép lấy trị số lớn hơn một chút Kích th−ớc lớn nhất của lỗ gia công bằng cách khoan vật đúc đặc, th−ờng lấy bằng 20mm trong sản xuất lớn , 30mm trong sản xuất hàng loạt vừa, 40mm trong sản xuất đơn chiếc. Khi xác định giá trị l−ợng d− gia công cơ khí cần chú ý là nếu l−ợng d− gia công quá lớn sẽ không có lợi vì làm tăng khối l−ợng vật đúc và tăng chi phí cho quá trình gia công. Nh−ng nếu l−ợng d− gia công quá nhỏ cũng không có lợi vì có thể tăng phế phẩm, làm dao cắt chóng bị mài mòn do cắt trực tiếp lớp vỏ cứng bề mặt vật đúc và th−ờng làm giảm 30 ữ 60 % tốc độ cắt gọt, kéo dài thời gian gia công. 4.3. l−ợng trừ co: Các bảng l−ợng d− gia công kể trên không tính đến l−ợng d− cần thiết để bù trừ cho sự biến dạng của vật đúc, sự thay đổi kích th−ớc do vật đúc bị cong vênh, cũng nh− không tính đến sự co ngót. Trong thực tế khi kết tinh và làm nguội vật đúc bao giờ cũng bị co ngót. Bảng B9 trình bày những trị số của độ co theo chiều dài của các hợp kim đúc khác nhau. Các trị số nhỏ dùng cho các vật đúc có lõi lớn, có các ụ cát và các phần lõi cản trở sự co, các trị số lớn dùng cho các vật đúc đơn giản, co tự do. Khi chế tạo các vật đúc có kích th−ớc lớn từ các hợp kim co nhiều cần phải xác định chính xác l−ợng co, vì nếu sai sót nhỏ trong đánh giá l−ợng co cũng có thể gây ra sai lệch lớn về kích th−ớc, sai lệch lớn nh− vậy không thể dồn đ−ợc trong giới hạn của l−ợng d− gia công. Do đó có thể phải loại bỏ vật đúc hoặc phải sửa chữa rất tốn kém. Sai số về độ co không chỉ làm thay đổi các kích th−ớc dài của vật đúc mà còn làm xê dịch các riêng biệt so với vị trí quy định trên bản vẽ, dẫn tới kết quả là sau khi gia công vật đúc có chiều dày thành không đều, các lỗ khoan có thể bị xê dịch so với các vấu để bắt bu lông... L−ợng co phụ thuộc vào loại hợp kim, hình dáng vật đúc, chiều dài vật đúc, chiều dày thành kim loại và độ rắn của khuôn, nhiệt độ của hợp kim rót vào. tuỳ theo hình dáng vật đúc, độ co theo các h−ớng khác nhau cũng có thể khác nhau. 8 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Nh−ng để đơn giản hoá ở bản vẽ mẫu ng−ời ta quy định một l−ợng co đối với toàn bộ vật đúc. 4.4. l−ợng d− công nghệ: L−ợng d− công nghệ bao gòm l−ợng d− khi đúc các lỗ, rãnh, chỗ hõm và các phần rỗng, l−ợng d− do độ nghiêng của các thành vật đúc sinh ra, l−ợng d− ở chỗ cắt đậu ngót, phần đúc thêm để gá vật đúc lúc gia công, gân chống nứt, l−ợng d− bù cho sự co lệch theo h−ớng nào đấy và bù cho vật đúc biến chống. 4.4.1. l−ợng d− công nghệ khi đúc các lỗ, r∙nh, các chỗ hõm và hốc: Những lỗ nhỏ về sau phải gia công th−ờng không đúc lỗ. Chỉ trong tr−ờng hợp cá biệt khi thay các lỗ đúc bằng các lỗ khoan gựp khó khăn do hình dáng của lỗ hay do vật liệu đúc (ví dụ trong các vật đúc bằng thép mangan ostenit), ng−ời ta mới đúc các lỗ nhỏ, ngay cả trong những vật đúc khá lớn. Cần phải cân nhắc xem xét để chọn ph−ơng án hoặc đúc ra các rãnh lõm và hốc, hoặc đúc liền rồi gia công cơ khí. L−ợng d− công nghệ khi đó tuỳ theo hình dáng của chi tiết, không có quy định cụ thể nào. nói chung có thể không đúc các lỗ, các rãnh, lõm, hốc trong các tr−ờng hợp sau: - Khi kim loại cần phải điền đầy những chỗ đó mới nhận đ−ợc những vật đúc hoàn hảo. - Khi những lỗ, hõm đúc thực sự gây phức tạp cho việc chế tạo mẫu hoặc việc làm khuôn. - Khi điều kiện kỹ thuật cho phép có thể đúc đầy, liền và giữ lại ở thành phẩm mà không phải cắt bỏ đị. - Khi việc cắt gọt ở những chỗ đó không gây khó khăn gì và không đòi hỏi những chi phí lớn. - Khi cần đúc đầy các lỗ, hốc để dề gia công vật đúc sau này. 4.4.2. l−ợng d− do độ xiên của thành vật đúc sinh ra: ở các mặt mẫu và hộp lõi song song với h−ớng rút mẫu ra khỏi khuôn cần phải có độ xiên để dễ rút mẫu khi làm khuôn. Điều đó tạo ra độ xiên của thành vật đúc sau khi đúc. Khi thiết kế công nghệ đúc có thể xác định độ xiên theo bảng B10. Hình 5- Độ xiên trên mẫu a) Độ xiên tạo nên do tăng chiều dài thành vật đúc(“cộng”; b) Độ xiên tạo nên do làm nửa tăng nửa giảm chiều dày thành vật đúc (“cộng – trừ”); c) Độ xiên tạo nên do làm giảm chiều dày thành vật đúc (“trừ”) α α α 9 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Tuỳ theo tính chất của bề mặt vật đúc (gia công hay để thô) và cách nối ghép nó với các chi tiết khác, đồng thời tuỳ thuộc vào sai lệch cho phép về kích th−ớc mà có thể tạo dộ xiên theo các cách khác nhau (Hình 5). Đối với các mặt không gia công, độ xiên thành vật đúc th−ờng đ−ợc chọn nh− sau: “Cộng” khi chiều dày của thành bên nhỏ hơn 8 “Cộng – trừ” khi chiều dày của thành bên nằm trong khoảng 8 ữ 12 “Trừ” khi chiều dày của thành bên lớn hơn 12 Đối với các mặt gia công, độ xiên “cộng” đ−ợc tính thêm vào l−ợng d− gia công quy chuẩn. Độ xiên trên các bộ phận của mẫu để tạo nên những ụ cát trong khuôn hoặc những gân mỏng có thể tăng lên 50 ữ 100 %, nh−ng không quá 30 (xem bảng B11). 4.4.3. l−ợng d− ở những chỗ cắt đậu ngót của vật đúc: Với các vật đúc bằng các hợp kim có độ co lớn (ví dụ vật đúc thép) cần phải đặt đậu ngót để bù ngót cho vật đúc, phần đậu ngót sẽ đ−ợc cắt bỏ khỏi vật đúc sau khi đúc. L−ợng d− ở những chỗ cắt đậu ngót tuỳ thuộc chiều rộng hoặc đ−ờng kính của đậu ngót phải cắt (xem bảng B12). Nếu điều kiện kỹ thuật ghi trên bản vẽ cho phép thì có để mặt không gia công của vật đúc ở chân đậu ngót dày lên hoặc lõm xuống một ít. Đối với các mặt có gia công l−ợng d− chung là tổng các giá trị l−ợng d− xác định theo bảng trên với l−ợng d− gia công cơ khí. 4.4.4. những phần đúc thêm để kẹp chặt vật đúc khi gia công, thanh giằng chống biến dạng, các gân co ngót: Để gá lắp đ−ợc thuận lợi và vững chắc khi gia công cơ, trên thân vật đúc trong nhiều tr−ờng hợp đ−ợc đúc thêm những phần để gá kẹp vật đúc khi gia công. Xem ví dụ trên hình vẽ H.6. Hình 6- Dùng chuẩn tự tạo a) Thêm vấu1, 2, 3, 4 khi gia công nắp thân động cơ môtô; b) Thêm hai thành ngang M và N (vẽ bằng nét liền mảnh) khi gia công vỏ hộp vi sai của ôtô vận tải Với các vật đúc có khả năng bị biến dạng nhiều cần sử dụng những thanh giằng trên kết cấu vật đúc để tránh cho vật đúc khỏi bị biến dạng trong thời gian làm nguội, vận chuyển và nhiệt luyện (ví dụ xem trên các hình vẽ H.7 và H.8). Những thanh giằng này th−ờng chỉ đ−ợc cắt bỏ đi sau khi chi tiết đúc đ−ợc chế tạo 10 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc xong. Trong một số tr−ờng hợp ở những vật đúc rất lớn những thanh giằng chỉ đ−ợc cắt bỏ đi sau khi lắp ráp. Hình 7- Côn nạp liệu Độ co t?nh toán 1,5% Thanh giằng Trên kết cấu vật đúc cũng có thể cón có những gân chống nứt (xem ví dụ trên hình vẽ H.9) để ngăn ngừa cho vật đúc không bị nứt trong thời gian nguội. Gân chống nứt th−ờng đ−ợc dùng nhiều trong những vật đúc bằng thép. Chiều dày t của gân bằng 0,2 ữ 0,3 chiều dày S của thành vật đúc (nh−ng không đ−ợc nhỏ hơn 2,5 ữ 3 mm), Hình 9- Gân chống nứt trên các vật đúc bằng thép Hình 8- Vật đúc thép- phần phía sau gầu xúc 11 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc chiều cao h của gân bằng 1 ữ 2,5s, còn chiều dài l bằng 4 ữ 5s. 4.4.5. l−ợng d− để bù trừ vật đúc bị biến dạng và co theo một số h−ớng sai lêch với dự tính: Có thể thấy rõ vao trò của l−ợng d− để bù trừ cho sự biến dạng của vật đúc qua một số ví dụ sau: - Khi chế tạo các vật đúc có bích ở các đầu mút (xem hình vẽH.10a,b) thì sau khi gia công mặt bích th−ờng có chiều dày nhỏ hơn so với bản vẽ. Nguyên nhân là do có lực cản lớn của khuôn đúc giữa hai mặt bích làm giảm độ co theo h−ớng thẳng góc với bích. Vì thế khi gia công cơ khí để đảm bảo kích th−ớc khoảng cách giữa các mặt bích phần kim loại thừa ra ở mặt ngoài của bichs sẽ bị cắt đi làm cho chiều dày của bích nhỏ hơn kích th−ớc yêu cầu theo bản vẽ. Để tránh hiện t−ợng này ta thêm lớp l−ợng d− t−ơng ứng a ở phần mặt trong của hai bích. Với những vật đúc nhỏ bằng thép có chiều dài 100 ữ 200 mm l−ợng d− a = 2 ữ 4 mm, đối với những vật đúc lớn có chiều dài 1000 ữ 2000 mm, a = 6 ữ 8 mm. Khi chế tạo các vật đúc dạng thân máy phần rỗng bên trong là do một số lõi lớn tạo nên. do lõi cản co nên đ−ờng kính D của vật đúc sẽ lớn hơn so với bản vẽ đã quy định, khó bắt đ−ợc bu lông S khi lắp ráp. Để tránh điều này, trên mẫu ở chỗ lắp bu lông ng−ời ta khoét thêm vào thành ngoài vật đúc một l−ợng d− âm C và để đảm bảo chiều dày thành vật đúc ng−ời ta giảm một l−ợng cũng bằng C ở đ−ờng kính của hộp lõi (xem hình vẽ H.10c) Vị trí A Vị trí B Hình 10- L−ợng d− công nghệ để bù trừ cho sự co không bình th−ờng Nếu do lực cản của khuôn mà sự co của vật đúc theo h−ớng thẳng đứng nhỏ hơn so với dự kiến thì để đảm bảo kt H theo yêu cầu của bản vẽ có thể phải giảm bớt chiều cao của bích K và vấu N, có tr−ờng hợp còn khoét lẹm vào bề mặt phía d−ới của thành vật đúc. Để tránh điều đó ng−ời ta để một l−ợng d− “âm” –e trên mẫu, đồng thời cũng để một l−ợng d− “d−ơng” +e trên hộp lõi 12 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 4.4.6. “l−ợng d− âm” trên mẫu liên quan với mặt ráp khuôn và đánh động để rút mẫu ra khỏi khuôn: Do hai phần khuôn không áp sát nhau sau khi ráp khuôn nên chiều dày của thành nằm song song với mặt phẳng ráp khuôn có thể lớn hơn so với kích th−ớc ghi trên bản vẽ. Để bù trừ cho việc thành vật đúc dày lên do đánh động khi rút mẫu ra hoặc do khuôn bị phình ng−ời ta th−ờng làm giảm bớt các kích th−ớc t−ơng ứng ở mẫu một l−ợng nào đó (xem bảng B12). “L−ợng d− âm” bù trừ cho thành vật đúc bị dày thêm ở mặt phẳng ráp khuôn đ−ợc xác định bằng cách lấy các số liệu trong bảng B12 nhân với hệ số 1,2 (khi làm khuôn bằng tay ở các hòm khuôn) hoặc nhân với hệ số 1,5 (khi làm khuôn bằng trên nền). 5. Thiết kế lõi: 5.1. Hình dáng của lõi: Hình dáng của lõi về cơ bản t−ơng ứng với hình dáng phần rỗng trong vật đúc. Khi thiết kễ công nghệ đúc phải xác định đ−ợc hình dáng lõi, số l−ợng lõi tạo nên hốc rỗng bên trong vật đúc, mặt tiếp giáp giữa các lõi và thiết kế hộp lõi. Khi xác định hình dáng lõi và số l−ợng lõi cần thiết để tạo hốc rỗng bên trong vật đúc cần l−u ý một số vấn đề sau: - Sử dụng nhiều lõi (chia lõi ra nhiều phần) sẽ làm tăng số l−ợng các bộ phận hợp thành khuôn, tăng số l−ợng hộp lõi, đồ gá và d−ỡng để chế chế tạo lõi, tăng các nguyên công để làm và lắp ghép lõi. Đây là điều không mong muốn của ng−ời thiết kế cũng nh− ng−ời sản xuất. - Nh−ng xét ở mặt khác việc phân chí lõi ra nhiều phần cũng tạo ra những thuận lợi, chủ yếu là: + Làm đơn giản hình dáng các lõi nên chế tạo hộp lõi đỡ phức tạp. + Có thể dùng một loại hộp lõi để chế tạo các lõi t−ơng tự nhau trên cơ sở bổ sung thêm một số tấm lót thay đổi đ−ợc nên giảm chi phí chế tạo bộ mẫu, có thể đạt đ−ợc hiệu quả kinh tế khi chuyển sang làm khuôn trên máy với hộp lõi kim loại ngay cả khi loaị sản xuất không lớn lắm. + Có thể tạo ra các mặt phẳng ở các lõi để đặt dễ dàng và chắc chắn trên các tấm sấy có hình dáng đơn giản mà không phải dùng các khay sấy định hình đắt tiền. Điều này rất quan trọng với những lõi có hình dáng phức tạp. + Có thể dùng các máy làm lõi cỡ nhỏ, dụng cụ để quay (lật) và vận chuyển lõi đơn giản và rút ngắn đ−ợc thời gian sấy lõi. + Các lõi có kích th−ớc (nhất là chiều cao) nhỏ sẽ ít bị biến dạng khi sấy, đảm bảo vật đúc chính xác. Những ích lợi của việc chọn ph−ơng án phân chia lõi thành nhiều phần có thể thấy rõ qua các ví dụ sau: - Ví dụ 1: Đúc bánh xe thép đĩa kép (xem hình vẽ H.11) Nếu dùng lõi dạng vòng liền khối có kích th−ớc lớn thì lõi sẽ yếu, không thuận tiện khi vận chuyển và khi đặt vào khuôn. Vì thế thuận lợi là nên chia lõi lớn thành nhiều mảnh lõi nhỏ. Lõi 1 có dạng hình cung, các lõi 2 và 3 cũng có dạng hình cung chế tạo riêng, sấy xong thì đ−ợc dán liền lại (chú ý cần dùng d−ỡng kiểm kiểm tra độ co khi ráp khuôn vào ruột). Lõi 4 tạo lỗ ở giữa vật đúc và lõi phụ 5 để tạo đ−ờng rót xi phông. 13 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Hình 11- Khuôn đúc bánh xe thép đĩa kép; 1. Ruột dạng cung; 2,3. Ruột dạng cung chế tạo riêng, sấy xong dán liền, cần dùng d−ỡng kiểm độ cao khi ráp vào ruột 1; 4. Ruột giữa; 5. Ruột phụ để rót xi phông - Ví dụ 2: Đúc bánh răng lớn lòng khuôn ghép toàn bằng lõi (xem hình vẽ H.12). Bánh răng lớn (H.12a) đ−ợc đúc khuôn ba hòm chế tạo bằng cách ghép nhiều lõi (H.12b). Hòm d−ới đ−ợc đầm chặt và làm phẳng mặt tr−ớc, trong đó bố trí 8 rãnh dẫn ngang. Sau đó lắp ghép lõi theo trình tự sau: - Lõi L1 đặt giữa, đậu rót qua trung tâm lõi, đặt trục có gắn d−ỡng kiểm xuyên qua tâm của lõi này. - Dùng d−ỡng kiểm đặt 8 lõi L2 trùm lên 8 rãnh dẫn ngang, mỗi rãnh dẫn này có đậu dẫn thẳng lên đúng vị trí của đậu ngót. - Đặt 8 lõi L3 tạo vành răng sau khi kiểm tra chính xác, đầm chặt cát đệm ở ngoài để cố định lõi với hòm khuôn giữa. - Đặt 8 lõi L4. - Đặt 8 lõi L5 đối diện với L2. - Rút trục và đặt ống rót vào, sau đó đầm chặt cát ở hòm trên, tạo đậu ngót. Hình 12- Đúc bánh răng trong khuôn ghép toàn bằng lõi 14 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Nh− vậy khi thiết kế hình dạng lõi cần xem xét cân nhắc để chọn ph−ơng án cho hợp lý. Nên chọn ph−ơng án phân chia lõi thành nhiều phần khi đảm bảo các yêu cầu sau: - Những phần hợp thành của lõi phải đảm bảo có độ bền cần thiết khi vận chuyển cũng nh− khi đặt lõi vào khuôn, lắp ghép vững chắc trong khuôn, thoát hơi dễ dàng và an toàn, không quá cao để lõi không bị biến dạng d−ới tác dụng của trọng l−ợng bản thân, nên thiết kế có mặt phẳng để đặt lõi nằm vững chắc trong thời g...n bằng nét ở đầu kém theo hai mũi tên ng−ợc chiều bản vẽ vật đúc cần sử dụng các ký hiệu thiết kế thống nhất à máy. D−ới đây giới thiệu bản vẽ vật đúc khi thiết kế công nghệ đúc (xem hình vẽ H.35). 9.1. ký hiệu mặt ráp khuôn (hay mặt phân khuôn) trên bản vẽ vật đúc: - Vết cắt của mặt ráp khuôn với mặt chấm gạch mảnh màu xanh có dấu chữ X và chữ D T chỉ hòm khuôn trên và d−ới (xem H.35, No 1); Tr−ờng hợp khuôn 3 hòm dùng chữ G T (trên/giữa) và D G (giữa/d−ới). - Tr−ờng hợp phải dùng mặt ráp khuôn gấp khúc cần: Vẽ thêm đ−ờng nét của mặt r chữ “xén”, “hòm giả”, “d−ỡng gạt”, cạnh ký hiệu mặt ráp khuôn (xem hình - N t chấm gạch rút miếng rời. ạch sọc chéo song song với sọc thể hiện thịt vật đúc ( iữa hai đ−ờng hẹp quá có thể bỏ sọc, chỉ dùng nét đ - Kích th−ớc l−ợ dấu ký hiệu độ bóng cần đ g ký hiệu No 8). - Phần vật đúc kéo dài thêm hoặc vấu đúc thêm để có chỗ kẹp chặt khi gia công cơ, gia công xong sẽ cắt bỏ đi đ−ợc ký hiệu nh− trên hình vẽ H.35, No 9. áp khuôn ở hình chiếu để thấy phạm vi gấp khúc của mặt ráp khuôn. - Khi tạo nên mặt ráp khuôn bằng cách xén, dùng hòm giả hoặc d−ỡng gạt thì ghi thêm vẽ H.35, No 2 và 3). - Nếu lúc rót không đặt khuôn ở vị trí nằm ngang nh− lúc làm khuôn thì cần thiết ghi chú thêm trên bản vẽ bằng nét chì xanh ví dụ “rót đứng”, “nghiêng 100 khi rót”, hững miếng rời ở mẫu đ−ợc ký hiệu trên bản vẽ vật đúc bằng né ở mặt cắt rời (H.35, No 4) kém theo chữ “rời No bằng chốt” (bằng đinh, mộng mang cá ) và ghi kích th−ớc chốt, mộng; Khi cần phải thêm mũi tên xanh chỉ h−ớng 9.2. kí hiệu mặt chuẩn gia công cơ trên bản vẽ vật đúc: Trên bản vẽ vật đúc ký hiệu mặt chuẩn bằng ba dấu nhân liên tiếp XXX (xem H.35, No 5). Khi cần còn có thể thêm ký hiệu của ph−ơng pháp kẹp chặt lúc gia công cơ. 9.3. ký hiệu l−ợng d− gia công cơ khí trên bản vẽ và vật đúc: - L−ợng d− đ−ợc ký hiệu bằng nét đậm màu đỏ, vạch song song với mặt cần gia công cơ ở phía ngoài, sau đó v có thể dùng sọc đỏ với nét sọc mau hơn) (xem hình vẽ H.36, No 6). Đối với các mặt khuất sau lõi, nét đỏ đậm liền sẽ trở thành nét đứt và không dùng sọc chéo (H.35, No 17). Nếu khoảng cách g ậm đỏ (H.35, No 6 nửa trái). ng d− ghi bằng số màu đỏ ở phía trái của ạt đ−ợc trên bề mặt gia công (xem H.35, No 6) hoặc có thêm dấu + đỏ tr−ớc chứ số màu đỏ xem H.35, No 11). - ở chân đậu ngót cũng cần để l−ợng d− gia công (H.35, No 19) 9.4. ký hiệu l−ợng d− công nghệ: - Lỗ hoặc hốc lõm cần lắp bịt để dễ đúc, sau sẽ gia công cơ, th−ờng dùn nét gạch chéo hoặc sọc ở mặt cắt của chi tiết đúc (H.35, No 7). - L−ợng d− hoặc hụt khi cần tạo thêm độ xiên ở thành vật đúc (H.35, 32 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc - Thanh giằng chống nứt hoặc chống biến dạng của vật đúc khi làm nguội, nhiệt luyện và gia công cơ khí đ−ợc ký hiệu nh− trên hình vẽ H.35, No 5. - Với những gân chống nứt th−ờng bố trí ở chỗ nối giữa các thành vật đúc nếu cần p khi nhiệt .35, No 11. - Mẫu thử đúc gắn liền vớ hiệu bằng nét vẽ màu đỏ nh− l−ợn iệu lõi: đủ trên bản vẽ để có cơ sở thiết kế ch g kiểu nh−ng cỡ ô to nhỏ khác nhau lõi L chiếu (H.35, No 17), có kém theo đ−ờng viền của ổ gác ở khuôn (H.35, No16). Độ xiên của đ hiếu (H.35, No 13 và No 14). t ký hiệu bằng nét đỏ liền trên bản vẽ vật đúc ở cả hai hình chiếu (H.35, No 19 và No 20). Đối với loại đậu ngót dễ đập thì ký hiệu nh− trên hình nguội trong cũng giống nh− vật làm nguội ngoà Các gân đúc ở chỗ n h, vừa chống nứt cho vật đúc đ y đủ kích th−ớc (xem hình vẽ H.35, No 23, 24). Để không vẽ đầy đủ các đ−ờng nét m hơi: Đậu hơi đặt ở vị trí cao trong khuôn để thoát hơi từ lòng khuôn ra ngoài khi đúc. Ký hiệu đậu hơi biểu thị trên H.35, No 25. há bỏ đi sau khi gia công xong thì cần phải ghi rõ, ví dụ “vật bỏ gân sau luyện” nh− H.35, No 10. - L−ợng d− bù co hợp kim đúc đ−ợc ký hiệu nh− trên hình vẽ H i vật đúc cũng ký g d− và ghi chú thêm tên mẫu thử ( xem hình vẽ H.35, No 12). 9.5. ký h Các số liệu về kích th−ớc lõi cần đ−ợc ghi đầy ế tạo mẫu và hộp lõi đ−ợc dễ dàng. Trên bản vẽ vật đúc lõi đ−ợc ký hiệu nh− sau: - Đ−ờng viền của lõi ký hiệu bằng nét chì xanh liền (H.35, No 13), đ−ờng viền khuất trong vật đúc dùng nét chấm chấm to (H.35, No 14). Đối với các ruột bị cắt qua dùng các dạng ô kẻ kiểu khác nhau hoặc cùn để phân biệt lõi này với lõi kia và đánh số lõi theo thứ tự lắp vào khuôn, ví dụ 1, L2 ( xem các hình vẽ H.35, No 11, 14, 15). Với các lõi lớn có thể chỉ kẻ ô một dải ở gần đ−ờng viền. - Phải ghi đủ kích th−ớc của đầu gác lõi, cần thể hiện hình dạng đầu gác trên hai hình ầu gác đ−ợc thể hiện đủ ở cả hai hình c 9.6. ký hiệu hệ thống rót, ngót: 9.6.1. ký hiệu đậu ngót: Hình vẽ đậu ngó vẽ H.35, No 18. 9.6.2. ký hiệu vật làm nguội: Vật làm nguội bên ngoài (gang nguội) đ−ợc ký hiệu bằng nét và màu xanh lá cây, mặt cắt cũng kẻ sọc nh− mặt cắt kim loại, kèm đủ kích th−ớc và tên vật liệu (xem H.35, No 21). Ký hiệu vật làm i (H.35, No 22) cần ghi kích th−ớc, số l−ợng (hoặc khối l−ợng) và chỉ dẫn cách cố định trong khuôn, cách chống gỉ ối thành vừa để làm nguội nhan −ợc ký hiệu nh− trên hình vẽ H.35, No 10. 9.6.3. ký hiệu hệ thống rót: Trên bản vẽ công nghệ đúc ký hiệu hệ thống rót dùng nét chì đỏ, thể hiện cách bố trí các phần tử của hệ thống rót trên hai hình chiếu với đầ đơn giản cũng cho phép à chỉ thể hiện biến dạng kèm theo tiết diện các phần tử. 9.6.4. ký hiệu đậu 33 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc S TT Ký hiệu trên bản can (đen) Loại ký hiệu S TT Ký hiệu trên bản can (đen) Loại ký hiệu 1 Mặt ráp khuôn 8 L−ợng d− kỹ thuật (độ xiên ở mặt mẫu) 2 Mặt ráp khuôn tạo bằng hòm giả 9 L−ợng d− kỹ thuật (đúcdài để tiện việc gá khi gia công cắt) 3 Mặt ráp tạo bằng d−ỡng 10 Gân chống nứt 4 Miếng rời 11 L−ợng bù co 5 Mặt chuẩn gia công Thanh giằng 12 Mẫu thử gắn với vật đúc 6 L−ợng d− gia công 7 L−ợng d− kỹ thuật (bịt lỗ) 13 Đầu gác ruột (cắt và thấy) 34 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc S TT Ký hiệu trên bản can (đen) Loại ký hiệu S TT Ký hiệu trên bản can (đen) Loại ký hiệu 14 Đ−ờng nét khuất của ruột 18 Tấm ngăn của đậu dễ đập 15 Các kiểu kẻ ô ruột và đánh số ruột 16 Khe hở ở đầu gác ruột 19 Đậu ngót trên (hở) 17 Đầu gác ruột cần thể hiện trên hai hình chiếu 20 Đậu ngót bên (ngầm) 35 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc S TT Ký hiệu trên bản can (đen) Loại ký hiệu S TT Ký hiệu trên bản can (đen) Loại ký hiệu 21 Vật làm nguội ngoài 24 Hệ thống rót (qua ruột) 22 Vật làm nguội trong 23 Hệ thống rót 25 Đậu hơi Hình 35- Ký hiệu thiết kế đúc 36 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 9.7. cách ghi kích th−ớc trên bản vẽ: Khi thiết kế đơn giản bản vẽ vật đúc là bản vẽ chung nhất, không còn kèm theo nhiều bản vẽ chi tiết, tỉ mỉ khác nữa nên trên bản vẽ vật đúc phải ghi đầy đủ các kích th−ớc cần thiết. Quy định cách ghi kích th−ớc trên bản vẽ vật đúc nh− sau: - Kích th−ớc ghi rõ ràng để dễ nhận thấy, có số đo ngay, không cần phải tính toán thêm. Trên bản vẽ công nghệ đúc các kích th−ớc nên cùng màu với ký hiệu về đ−ờng nét (ví dụ: kích th−ớc của lõi dùng màu xanh, của hệ thống rót và l−ợng d− dùng màu đỏ). - L−ợng trừ co, độ xiên, dung sai của mẫu có trong quy định chung có thể không cần ghi, nh−ng những giá trị đặc biệt nằm ngoài tiêu chuẩn thì phải bắt buộc phải ghi rõ, ví dụ: ± dung sai cho một kích th−ớc nào đó: 31120+− ± l−ợng d− hoặc l−ợng hụt bù co 05−54 ± những kích th−ớc nào ở bản vẽ mẫu (nhất là tấm mẫu) khi chế tạo không tính l−ợng trừ co sẽ đ−ợc đánh dấu bằng dấu sao ở góc (ví dụ khoảng cách giữa hai chốt của tấm mẫu – xem hình vẽ H.36a). Hình 36- Ghi kích th−ớc ở mẫu a) Kích th−ớc có l−ợng hụt bù cho co bị cản và kích th−ớc không tính độ co (±); b) Ghi kích th−ớc chung cho mẫu và hộp lõi ± các kích th−ớc về đầu gác và khe hở có thể ghi thêm cả dung sai cho phép. Trong những tr−ờng hợp đơn giản có thể dùng quy −ớc riêng để bớt số l−ợng kích th−ớc, ví dụ kích th−ớc đầu gác mẫu M và hộp lõi HL có thể viết chung (xem H.36b): M252/H6250. - Trên bản vẽ vật đúc cũng cần ghi rõ các kích th−ớc về độ thẳng góc, độ song song, độ đồng trục theo ký hiệu và quy định chung của bản vẽ kỹ thuật. - Khi thiết kế bản vẽ mẫu và hộp lõi càn phải bổ sung thêm các kích th−ớc ch−a ghi trên bản vẽ vật đúc, thêm các hình chiếu ohụ- điều này cần đặc biệt chú ý đối với kết cấu vật đúc đ−ợc tạo thành một phía do khuôn, một phía do lõi. III. thiết kế mẫu và hộp lõi: 1. nguyên tắc thiết kế mẫu: Sau khi thiết kế bản vẽ vật đúc xong cần thiết kế bộ mẫu. Với chi tiết đơn giản ng−ời thợ mẫu có thể căn cứ vào bản vẽ vật đúc (bản vẽ công nghệ đúc) để tự đề ra cách chế tạo mẫu). Với các chi tiết đúc phức tạp hoặc dạng sản xuất lớn thì phải thực hiện việc thiết kế bộ mẫu cẩn thận với đầy đủ các bản vẽ về mẫu, hộp mẫu và các đồ gá khác, trong đó có chỉ dẫn cách chế tạo, cách lắp ghép các bộ phận. Th−ờng công việc thiết kế mẫu đ−ợc tiến hành ở phòng kỹ thuật đúc (luyện kim) và công việc này đòi hỏi ng−ời thiết kế phải nắm vững cả kỹ thuật đúc lẫn kỹ thuật chế tạo mẫu. Khi thiết kế bộ mẫu cần l−u ý các vấn đề sau: 37 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc - Cấu tạo mẫu và hộp lõi phải đơn giản, dễ chế tạo, thuận tiện cho việc làm khuôn, lõi và dễ lấy ra khỏi khuôn đúc và lõi. - Mẫu và hộp lõi phải đủ bền, nhẹ để dễ thao tác khi làm khuôn, lõi, ít miếng rời. - Mẫu và hộp lõi phải đảm bảo độ nhẵn bóng bề mặt và độ chính xác kích th−ớc và hình dáng. - Nếu mẫu là mẫu gỗ thì phải đảm bảo không bị giãn nở, co hay cong vênh nhiều, còn nếu là mẫu kim loại thì phải chống đ−ợc sự ăn mòn. Khi chọn ph−ơng án thiết kế bộ mẫu cần căn cứ vào các yếu tố sau đây: - Số l−ợng đúc: Đúc ít nên dùng mẫu gỗ có kết cấu đơn giản, rẻ. Khi số l−ợng vật đúc nhiều nên dùng mẫu gồ ghép nhiều lớp, gỗ có độ bền cao hoặc dùng mẫu kim loại. Có thể tham khảo bảng B.25 khi chọn vật liệu chế tạo bộ mẫu. - Cấp chính xác của vật đúc: Cấp chính xác của mẫu phải đảm bảo cấp chính xác của vật đúc, vì thế cấp chính xác của bộ mẫu (xem bảng B.27) cũng t−ơng ứng với cấp chính xác của vật đúc nh−ng sai lệch kích th−ớc cho phép đối với mẫu phải nhỏ hơn vì phải kể đến sai lệch gây ra trong khilàm khuôn. Nếu dùng gỗ làm vật liệu chế tạo mẫu thì để tăng bền, giảm biến dạng cong vênh nên dùng các biện pháp ghép gỗ theo nhiều lớp, sơn phủ bề mặt mẫu, phun kim loại ở bề mặt mẫu, còn nếu yêu cầu mẫu có độ chính xác và độ bền cao thì phải dùng mẫu nhựa, mẫu xi măng, mẫu thạch cao, mẫu kim loại thay cho mẫu gỗ. Dùng mẫu bằng kim loại độ chính xác đạt đ−ợc không nhỏ hơn cấp I. - Kích th−ớc và hình dạng vật đúc: Kích th−ớc lớn và hình dạng phức tạp làm cho mẫu dễ bị biến dạng, vì thế với những mẫu lớn bằng gỗ có thể phải có phần cốt vững vàng, những phần mẫu dễ hỏng phải dùng gỗ cứng, bền hoặc nẹp kim loại, hoặc thay hẳn bằng kim loại. - Ph−ơng pháp làm khuôn: Khi làm khuôn bằng tay, nếu làm khuôn trong 2 hòm khuôn thì nên dùng mẫu bổ đôi, còn nếu làm khuôn hòm giả hoặc xén cát thì nên dùng mẫu nguyên, dùng mẫu d−ỡng khi làm khuôn bằng d−ỡng gạt Khi làm khuôn trên máy mẫu th−ờng chế tạo cùng với tấm đỡ mẫu. Tấm đỡ mẫu có gắn mẫu đ−ợc gọi chung là tấm mẫu. Trong sản xuất nhỏ mẫu và tấm đỡ mẫu có thể làm bằng gỗ, còn trong sản xuất hàng loạt mẫu và tấm đỡ mẫu bằng kim loại đ−ợc hàn chặt với nhau. 2. thiết kế kết cấu mẫu: 2.1. mẫu gỗ: Bản vẽ mẫu gỗ phải đ−ợc vẽ với đầy đủ các hình chiếu và mặt cắt kèm theo các kích th−ớc và dung sai chế tạo (B.27). Trên bản vẽ mẫu phải thể hiện rõ cách ghép gỗ (trên mặt cắt); độ xiên của mặt mẫu (B.10); các mảnh rời; các chốt định vị; thanh nhấc Chỉ có nh− vậy ng−ời thợ mẫu mới có thể căn cứ vào bản vẽ mẫu mà chế tạo đ−ợc mẫu. 38 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Vẽ to Thấy Cắt Vẽ nhỏ Thấy Cắt Hình 37- Ký hiệu gỗ Mặt thẳng góc với lõi Mặt bụng ván gỗ song song với lõi Mặt bụng ván gỗ song song với lõi STT Sơ đồ Chú thích 1 Đĩa 3 Z 4 cung g ì φD Số lớp i = 3 Số cung n = 4 2 Vành i lớp Z n cung g ì d D Φ Φ Ví dụ ở đây: Vành 3 Z 6 cung 20 ì 250 500 Φ Φ 3 Trụ φD l ì Trụ i ì g ì φD l ì (ghép nhiều lớp) Trụ i Z n ì g ì φD l ì i = Số lớp n = Số ván trong một lớp Hình 38- Ký hiệu ghép phôi đĩa, vành và trụ 39 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc STT Sơ đồ Chú thích 1 Tấm n ván g ì s ì l 2 Tấm n ván g ì s ì l 3 Tấm n ván g ì s ì l 4 A- Tấm n ván g ì s ì l B- Tấm n ván g ì s ì l 5 Tấm n ván g ì s ì l 6 Tấm n ván g ì s ì l 7 Tấm i lớp n ván g ì s ì l n số ván ở lớp trên i số lớp 8 Tấm i lớp n ván g ì s ì l n = Số ván trong một lớp i = Số lớp n = Số ván trong một lớp i = Số lớp n = Số ván Hình 39- Kiểu và ký hiệu ghép phôi tấm phẳng 40 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Khi thiết kế mẫu gỗ cần rất quan tâm đến việc ghép gỗ. Khi xẻ ván gỗ song song với lõi cây gỗ ta sẽ đ−ợc tấm ván có hai mặt khác nhau. Mặt bụng là mặt gần lõi hơn, còn mặt l−ng xa lõi hơn. Khi khô ván gỗ luôn có xu h−ớng bị cong lồi ở mặt bụng. Vì thế khi thay đổi độ ẩm gỗ rất dễ bị cong vênh. Do đó để mẫu không bị biến dạng khi thiết kế và chế tạo cần phải ghép gỗ bằng nhiều mảnh theo cả chiều rộng lẫn chiều dày. Mẫu cần có độ bền cao, sử dụng lâu dài thì phải ghép nhiều lớp ván mỏng, mẫu dùng cho sản xuất đơn chiếc có thể ghép ít hơn. Những tấm xếp cạnh nhau nên bố trí ng−ợc thớ (tấm mặt bụng kết tấm mặt l−ng, hai lớp sát nhau nên bố trí thẳng góc). Để đơn giản cho việc vẽ bản vẽ mẫu, ng−ời ta sử dụng hệ thống các ký hiệu để chỉ h−ớng vân gỗ (xem hình vẽ H.37). Mặt gỗ cắt qua kẻ nét sọc chéo, dùng hai mũi tên song song và ng−ợc chiều để ký hiệu h−ớng của thớ gỗ. H.38 ký hiệu ghép phôi đĩa, vành và trụ, còn H.39 ký hiệu ghép phôi tấm phẳng. Ghép gỗ có thể thực hiện bằng cách dán keo ván ép để đạt độ bền cao, hoặc dùng chốt định vị hay vít ghép tiếp xúc khi độ bền mẫu không cần cao nh−ng cần chế tạo mẫu nhanh, dễ tháo (H.40). Đây là cách phổ biến nhất, cho phép không chỉ ghép đ−ợc các thành mẫu và thành hộp ruột mà dùng ghép cả những phôi lớn t−ơng đối phức tạp. Ghép bằng mộng (H.41) tốn công nên ít đ−ợc dùng hơn. Hình 40- Ghép tiếp xúc các thành mẫu và hộp lõi A. Các kiểu ghép: a) Dùng định vị; b,d) Dùng chốt gỗ; c) Dùng vít; e) Dùng chốt gỗ và vít: 1.chốt; 2.vít B. Kích th−ớc mối ghép: a) Ghép thành mẫu bằng vít; b) Ghép thành hộp lõi bằng vít; c) Ghép bằng chốt và vít 41 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Hình 41- Ghép bằng mộng mang cá và mộng thẳng có dùng thêm chốt để cố định mộng Trong mẫu và hộp lõi bao giờ cũng có phần cốt tạo nên hình khối và xác định kích th−ớc cơ bản. Những phần phụ nh− các miếng nhỏ, vấu, gân, mặt bích th−ờng chế tạo riêng rồi ghép vào sau. Độ bền của mẫu phụ thuộc chủ yếu vào phần cốt đó. Miếng rời làm bằng gỗ rắn, bền hoặc bằng kim loại. Trên bản vẽ mẫu đ−ờng biên giới giữa miếng rời và phần mẫu chính đ−ợc vẽ bằng một nét đậm. Miếng rời có thể đ−ợc gắn vào mẫu bằng đinh (miếng rời nhỏ), dùng mộng ghép mang cá, bằng chốt Chốt định vị giúp lắp ghép chính xác hai nửa mẫu với nhau hoặc hai nửa hộp lõi. Chốt th−ờng làm bằng gỗ rắn với các đ−ờng kính φ6, 8, 10, 12, 15, 20 hoặc 25 tuỳ theo cỡ mẫu và hộp lõi. Chốt gắn chặt ở nửa mẫu trên đóng sâu một đoạn gấp r−ỡi đ−ờng kính, lắp căng không bôi keo để khi hỏng có thể thay thế. Phần nhô ra dài bằng đ−ờng kính chốt, vật tròn để dễ gắn vào lỗ chốt định vị ở nửa khuôn d−ới. Chốt cũng có thể làm bằng kim loại. Thanh nhấc để rút mẫu ra khỏi khuôn. Với mẫu vừa và nhỏ gắn ở mặt phân mẫu một tấm kim loại có khoan một hoặc hai lỗ. Lỗ trơn dùng để đánh động, lỗ ren để vặn thanh nhấc vào để rút mẫu lên (H.42a). Với mẫu lớn gắn hai hoặc bốn thanh nhấc (là dải thép có lỗ để móc cầu trục) ở mặt mẫu thẳng đứng (H.42b). Hình 42- Thanh nhấc a) Vài kiểu dùi nhấc dùng cho mẫu nhỏ; b) B) Thanh nhấc dùng cho mẫu lớn 42 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 2.2. mẫu kim loại: Mẫu kim loại chủ yếu dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối vì có −u điểm bền, dùng đ−ợc lâu, không thay đổi kích th−ớc và bề mặt nhẵn. Về kết cấu nếu mẫu nhỏ (kích th−ớc <50x50x30) thì dùng mẫu đặc; mẫu lớn hơn làm rỗng, thành mỏng có thêm gân tăng cứng vững với chiều dày gân bằng 0,6 ữ 0,8 chiều dày thành mẫu (H.43). Hình dáng và số l−ợng gân phụ thuộc kết cấu của mẫu (H.44). Độ xiên của mẫu và hộp lõi có thể lấy nhỏ hơn của mẫu gỗ. (Các trị số độ xiên của mẫu gỗ xem bảng B.10). Miếng rời ở mẫu kim loại có thể dùng mộng mang cá hoặc mộng đặt. Còn đậu ngót, đậu hơi và ống rót đ−ợc gắn vào mẫu bằng nhiều cách (xem hình vẽ H.45). Kết cấu hộp lõi kim loại do hình dáng, kích th−ớc lõi và công nghệ chế tạo lõi quyết định. Có thể chọn các kiểu hộp lõi giới thiệu trên hình vẽ H.46 tuỳ thuộc vào hình dáng lõi. Chiều dày thành hộp lõi xem hình vẽ H.47, chiều dày gân cứng vững bằng 0,75 chiều dày thành, độ xiên 0,5 ữ1,50, khoảng cách giữa các gân cứng vững xem hình vẽ H.48 C hi ? u d à y th à nh K?ch th−ớc trung bình Hợ p k im nh ôm Ga ng Đồ ng th an h Hình 43- Chiều dày thành mẫu kim loại phụ thuộc vào kích th−ớc bao ngoài của mẫu Kiểu II A/B = 1,25 A/B = 1,5 A/B = 2 Kích th−ớc bao ngoài trung bình Kiểu I a b a b a B 250ữ500 160 140 175 130 195 105 210 500ữ750 200 180 225 160 240 135 270 750ữ1100 250 220 275 200 300 170 340 1100ữ1500 320 280 350 260 390 215 430 1500ữ2000 400 360 450 320 480 270 540 Kiểu 1 Kiểu 2 Hình 44- Bố trí gân tăng cứng ở mẫu kim loại 43 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Mi?ng rời Mẫu ch?nh Hình 45- Các miếng rời ở mẫu kim loại a) Dùng mộng mang cá (a.góc nhọn; b.góc tròn); b) Dùng mộng đặt; c) Dùng chốt ống rót, đậu ngót, đậu hơi; 1. đầu gác; 2. mặt phân mẫu; 3. mẫu; 4. đậu ngót; 5. núm cầm; 6. chốt định vị Sơ đồ Ký hiệu Tên Sơ đồ Ký hiệu Tên a HL Hộp lõi nguyên đ HLĐ k Hộp lõi bổ đứng, kín b HLe Hộp lõi nguyên có tấm ép thêm ở trên e HLN h Hộp lõi bổ nằm, hở c HLĐh Hộp lõi bổ đứng, hở g HLN k Hộp lõi bổ nằm, kín (ruột làm 2 nửa rồi ép dán) d HLĐ Hộp lõi bổ đứng có tấm ép thêm h HLG Hộp lõi lắp ghép Hình 46- Các kiểu hộp lõi 44 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Với hộp lõi bằng gỗ có độ bền thấp chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, làm lõi bằng tay... Để tăng bền cho các hộp lõi bằng gỗ để có thể dùng nhiều lần, th−ờng nẹp thêm tôn ở những bề mặt quan trọng và các góc cạnh hoặc dùng vỏ hộp bàng kim loại (Xem H.49). Chiều dày thành, mm Kích th−ớc ngoài A mm A/b>2 A/b<2 90ữ120 6ữ8 120ữ260 8ữ10 260ữ500 10ữ12 12ữ14 500ữ800 12ữ14 14ữ16 800ữ1250 14ữ16 16ữ18 Hình 47- Chiều dày thành hộp lõi kim loại Số ô gân A/B=1,0ữ1,5 A/B=1,5ữ2,0 A/B≥2,0 Chiều dài hộp A, mm a b a b a b Hmin, mm <260 <3 1ữ2 1 1 260ữ500 3ữ4 2ữ3 2ữ3 1ữ2 5 500ữ800 4ữ5 3ữ4 3ữ4 2ữ3 10 800ữ1250 5ữ7 4ữ6 4ữ5 3ữ4 1250ữ2000 6ữ8 b=a 5ữ7 b=a 5ữ6 4ữ5 15 Hình 48- Bố trí gân tăng cứng ở hộp lõi kim loại Hình 49- Vỏ hộp lõi vạn năng 45 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Cũng nh− với mẫu bản vẽ hộp lõi gỗ cần thể hiện rõ cách ghép gỗ, các mảnh rời, chốt định vị hai nửa hộp lõi, cũng nh− cách kẹp chặt hai nửa hộp lõi (xem hình vẽ H.50, 51, 51). Kích th−ớc hộp lõi gỗ giới thiệu trên hình vẽ H.53. - Gân tăng cứng có chiều dày khoảng 0,75 chiều dày thành, độ xiên 1,50 với gân thấp, 0,50 với gân cao (trên 200mm). Khoảng cách giữa gân xem ở hình H.48 Hình 50- Kẹp hai nửa hộp lõi bằng nêm gỗ. Chiều ngang của kẹp a = 60ữ100mm; Chiều dày của kẹp b = 40ữ60mm; Chiều ngang của nêm K = 20ữ40mm; Chiều dày của nêm b2 = 20ữ30mm; Chiều dài đầu kẹp c = 60ữ80mm; Độ sâu của rãnh kẹp b1 = 15ữ25mm; Hình 51- Kẹp kim loại để giữ hai nửa hộp lõi. a) Kẹp bằng thép dập: 1,3-tai; 2-kẹp; b) Kẹp đúc: 1,3-tai; 2-kẹp. Cua khi lap ráp Hình 52- Kẹp nêm (a) và tai kẹp (b) bằng kim loại 46 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Kích th−ớc, mm Đ−ờng kính trong D, mm L a b c l đ p <50 <(2ữ3)D 35ữ40 10ữ20 35ữ40 125ữ150 30ữ35 60ữ70 50ữ100 <(1,5ữ2)D 40ữ50 15ữ25 40ữ50 150ữ175 35ữ40 70ữ100 100ữ200 <(1,0ữ1,5)D 50ữ60 25ữ35 50ữ60 175ữ200 40ữ50 70ữ100 Chú ý: H = 100mm thì thêm gân tăng cứng ở mặt ngoài hộp Kích th−ớc, mm Kích th−ớc trong L, mm a b <50 10ữ60 20ữ30 50ữ100 50ữ60 30ữ35 100ữ200 60ữ70 35ữ40 200ữ400 70ữ80 40ữ45 >400 80ữ100 45ữ50 Hình 53- Hộp lõi bổ đôi a) Cho lõi trụ; b) Cho lõi hình hộp. IV. Chọn hòm khuôn: Hòm dùng làm khuôn phải đảm bảo bền, cứng vững, không thay đổi kích th−ớc, nhẹ, gọn. Hòm đúc bằng gang đ−ợc dùng nhiều vì rẻ tiền, hòm đúc bằng thép có độ bền và sử dụng đ−ợc lâu hơn th−ờng dùng khi số l−ợng đúc lớn, hòm đúc bằng hợp kim nhôm có −u điểm là nhẹ, dùng khi đúc vật đúc nhỏ, làm khuôn bằng tay. Các hòm khuôn có thể đúc liền khối, lắp ghép từ nhiều mảnh hay đ−ợc hàn bằng thép hình, thép tấm. Kích cỡ hòm khuôn đ−ợc xác định bằng kích th−ớc bên trong của hòm, khoảng cách giữa mẫu và hòm khuôn đ−ợc chọn theo bảng B.28. Vì các hòm khuôn kim loại đ−ợc tiêu chuẩn hóa, ở x−ởng đúc đã có sẵn một số cỡ hòm, do đó 47 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc khi vẽ bản vẽ khuôn đúc chỉ cần vẽ hòm bằng một số nét đơn giản và có ghi ký hiệu về hò khuôn. Ví dụ cặp hòm chữ nhật bằng gang với kích th−ớc dài L = 500, rộng B = 400, chiều cao hòm trên HT = 150 và hòm d−ới HD = 200, có khoảng cách giữa hai lỗ dẫn h−ớng đ−ờng kính d = 20 đ−ợc ký hiệu nh− sau: Hòm tay gang 600.20 150200(400.500 φ + Dựa vào kích th−ớc của mẫu và khoảng cách giữa mẫu và hòm khuôn (theo B.28) ta sơ bộ xác định đ−ợc kích th−ớc khuôn khổ của hòm khuôn. Dựa vào biểu đồ biểu diễn trên hình vẽ H.54 và kích th−ớc sơ bộ hòm khuôn mà quyết định chọn các hòm khuôn có kích th−ớc tiêu chuẩn. Có thể chọn kết cấu các loại hòm khuôn đúc khác nhau (H.55, 56, 57) tùy thuộc vào điều kiện đúc. B hoặc D H Hình 54- Cỡ hòm th−ờng gặp (nên chọn kích th−ớc theo vòng tròn đen) 48 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Hình 55- Hòm nhỏ 1- Bạc định tâm; 2- Trụ hòm; 3- Tay cầm bằng sắt đúc hàn; 4- Tai đỡ bạc; 5- Gờ để chốt đẩy tỳ vào; 6- Gờ để lắp kẹp nêm; 7- Tay cầm đúc liền; 8- Bạc dẫn h−ớng. Hình 56- Hòm cỡ trung 1- Bạc định tâm; 2 và 8- Trụ hòm; 3- Gân ngoài; 4- Tai đỡ bạc; 5- Gờ kẹp nêm; 6- Bá hòm; 7- Bạc dẫn h−ớng. Hình 57- Hòm hàn 1- Tai đỡ bạc; 2- Bạc định tâm; 3- Trụ hòm; 4- Tay cầm; 5- Lỗ thoát hơi ở thành hòm; 6- Bạc dẫn h−ớng; 7- Tai kẹp nêm V. chọn hỗn hợp làm khuôn, lõi: Tuỳ thuộc loại hợp kim đúc, khối l−ợng của vật đúc, ph−ơng án công nghệ đúc (khuôn, lõi khô hay t−ơi )... mà chọn hỗn hợp làm khuôn, lõi cho phù hợp. Khi thiết kế công nghệ đúc có thể tham khảo các bảng B.29 và B.30 để chọn hỗn hợp làm khuôn và làm lõi. 49 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Sau khi đã chế tạo đ−ợc mẫu và hộp lõi, chọn đ−ợc hòm khuôn và hỗn hợp làm khuôn, lõi thì tiến hành làm khuôn theo một quy trình nhất định phù hợp với ph−ơng án công nghệ đúc đã chọn. Quy trình làm khuôn, lõi phải đ−ợc thuyết minh ró ràng, đầy đủ để thợ làm khuôn đúc thực hiện (xem phần C- thí dụ về thiết kế công nghệ đúc trong khuôn cát). Vi. tính phối liệu: Gang th−ờng đ−ợc nấu trong lò đứng. Trong lò đứng ng−ời ta xếp than, đá vôi và kim loại thành từng lớp, tuần tự từ đáy lò lên phía trên. Thông th−ờng mỗi lớp than phải có chiều cao 200 ữ 250 mm để đảm bảo không xảy ra hiện t−ợng lẫn mẻ (phần dễ chảy của lớp kim loại phía trên chảy rồi mà phần khó chảy của lớp phía d−ới vẫn ch−a chảy hết). Khối l−ợng than một mẻ phụ thuộc vào đ−ờng kính lò nấu (xem bảng B.31). Khi nấu luyện bình th−ờng tỷ lện than/kim loại khoảng 10 ữ 12 %. Khi có thêm thép vụn thì tỷ lệ than/gang phải lớn hơn (15 ữ 20 %) (xem bảng B.32). Thành phần hoá học của gang xám giới thiệu trong bảng B.33. Khi biết thành phần hoá học của mác gang cần đúc theo bảng này ta phải cộng thêm tỷ lệ cháy hao của chúng khi nấu luyện mới ra đ−ợc thành phần hoá học của kim loại cần phối liệu. Thông th−ờng chỉ tính cháy hao cho hai nguyên tố là silic và mangan. Silic cháy hao 10 ữ 20 % (theo khối l−ợng), còn mangan cháy hao 15 ữ 25%. Các nguyên tố khác chỉ chú ý tới khi có yêu cầu đặc biệt. P đ−ợc coi là ít thay đổi khi nấu, S có thể tăng lên do hoà tan thêm S từ than. C th−ờng trong giới hạn 3 ữ 3,5 %. Thành phần hoá hcọ của các loại vật liệu kim loại sẽ đ−a vào phối liệu đ−ợc giới thiệu trên các bảng B.34- gang đúc, B.35- gang máy cũ và B.36- sắt thép vụn. Thép vụn dùng nấu gang th−ờng chỉ chú ý đến Fe, còn các thành phần khác trong nó nh− Si, Mn th−ờng cháy hao gần hết (trừ một vài nguyên tố nh− Cr, Ni) vì hàm l−ợng rất nhỏ. Khi nấu gang để đúc cũng còn tận dụng đ−a vào lò nấu các vật liệu về lò nh− hệ thống rót, ngót, các vật đúc phế phẩm, phoi vụn và các loại fero hợp kim nhu FeSi, FeMn... Gang đúc đ−ợc đ−a vào lò nấu với tỷ lệ 30 ữ 50 %, gang vụn 20 ữ 30 %, thép vụn 0 ữ 10 % và các vật liệu về lò 30 ữ 35 %, các loại vật liệu kim loại khác (nh− fero hợp kim, quặng...) 1 ữ 2 %. Để tính tỷ lệ các thành phần vật liệu kim loại trong mẻ liệu th−ờng dựa vào hàm l−ợng Si và Mn. Giả sử cần phải xác định thành phần của ba loại vật liệu kim loại để nấu: vật liệu số 1 có khối l−ợng X, vật liệu thứ 2 có khối l−ợng Y và vật liệu thứ 3 có khối l−ợng Z. Các thành phần hoá học cacbon C, mangan Mn và silic Si t−ơng ứng với các loại vật liệu số 1, số 2 và số 3 đ−ợc ký hiệu là Cx, Mnx, Six; Cy Mny, Siy và Cz, Mnz, Siz; Khi nấu l−ợng Mn bị cháy hao (%) ký hiệu là Mnch, l−ợng Si bị cháy hao là Sich. Nếu ký hiệu thành phần (%) trung bình Mn, Si và C trong vật liệu kim loại đem nấu là Mnvlkl, Sivlkl, Cvlkl; Trong gang lỏng (vật đúc) là Mnvd, Sivd, Cvd. Ta có các quan hạ sau: Sivlkl - Sivlkl . Sich = Sivd 50 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Do đó: ch vd vlkl Si SiSi −= 1 T−ơng tự ta có: ch vd vlkl Mn MnMn −= 1 Thành phần C tính theo công thức thực nghiệm sau: Ta có thể lậ trì h d− hao Mn khi nấu. Ph−ơng trình (3) là ph−ơng trình đ−ợc số phần trăm khối l−ợng yêu cầu c −ơng trình nh− trên, các thành phần còn lại đ−ợc quy định theo các t h−ơng trình âm theo ph−ơng pháp sau: ối liệu (điểm M) có thể xảy ra các khả n - và - C = 1,8 + 0,5. Cvd vl −ợc hệ ba ph−ơng n ới đây: kl p đ X + Y + Z = 100 (1) X.Mn + Y.Mn + Z.Mn = 100.Mn (2) x y z vlkl X.Six + Y.Siy + Z.Siz = 100.Sivlkl (3) Ph−ơng trình (1) là tổng khối l−ợng vật liệu kim loại trong một mẻ liệu. Ph−ơng trình (2) là ph−ơng trình cân bằng thành phần Mangan (Mn) trong phối liệu và gang lỏng có kể đến phânf cháy ch cân bằng thành phần Silic (Si). Giải hệ ph−ơng trình trên chúng ta sẽ biết ủa mỗi loại vật liệu cần để nấu (X, Y, Z). Nếu có 4, 5, 6 loại vật liệu đem nấu thì cũng lập hệ ph−ơng trình nh−, vậy sao cho số ph−ơng trình bằng số ẩn thì sẽ giải đ−ợc, hoặc là chỉ chọn 3 loại vật liệu (3 ẩn số) và lập hệ 3 ph ỷ lệ biết tr−ớc. Chú ý là trong tr−ờng hợp tổng quát ở những điều kiện bất kỳ, các nghiệm của hệ ph−ơng trình đã lập đ−ợc ở trên có thể có giá trị bằng không, giá trị d−ơng hoặc giá trị âm. Nh−ng bài toán thực tế tính thành phần các vật liệu kim loại đ−a vào phối liệu (X, Y, Z) không cho phép có nghiệm âm. Vì vậy tr−ớc khi lập hệ p cần kiểm tra để loại trừ khả năng có nghiệm Trên hệ toạ độ thẳng góc (trục hoành biểu thị l−ợng Si, trục tung biểu thị l−ợng Mn) ta định ra tọa độ A (Mnx , Six ); B(Mny , Siy ); C(Mnz , Siz ) ứng với ba loại vật liệu cần xác định tỷ lệ (xem hình vẽ H.58). Nối ba điểm A, B, C với nhau thành một tam giác, tam giác này chia mặt phẳng đồ thị ra 5 phần khác nhau. Xác định toạ độ của điểm biểu diễn hàm l−ợng Si, Mn cần ph Hình 58- Đồ thị xác định thành phần % Mn và Si ăng: Điểm M nằm trong tam giác ABC. Khi đó ta có thể lập hệ ba ph−ơng trình giải ra đ−ợc ba nghiệm đều d−ơng. Điểm M nằm trên một cạnh của tam giác ABC. Khi đó ta sẽ có một nghiệm 51 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc bằng không và hai nghiệm còn lại d−ợng. Điểm M nằm trong vùng 1. Bài toán sẽ có nghiệm âm. Để không âm cần đ−a điểm M - chạy vào tam giác ABC bằng cách dịch tr−ợt điểm này theo - ải thay thế một trong ba loại vật liệu kim Sau khi đã kiểm tra và sử lý để điểm M nằm trong tam giác ABC thì có thể lập hệ ph−ơng trình nh− đã trình bày ở trên để xác định các giá trị X, Y, Z. h−ớng song song với trục hoành. Nghĩa là phải dùng thêm fero silic trong phối liệu. - Điểm M nằm trong vùng 2. T−ơng tự nh− trên để không có nghiệm âm cần đ−a thêm fero mangan vào thành phần mẻ liệu. - Điểm M nằm trong vùng 3. Để không có nghiệm âm phải dùng cả hai loại fero silic và fero mangan vào thành phần mẻ liệu. Điểm M nằm trong vùng 4. Ph loại đã chọn bằng một loại vật liệu khác để điều chỉnh cho điểm M nằm trong tam giác mới đ−ợc tạo ra. 52 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc B. các bảng tra cứu: Bảng B1- Chiều dày thành bé nhất cho phép của thành vật đúc. Hợp kim Chiều dày thành bé nhất khi đúc trong khuôn cát Chú thích Thép các bon 6mm đối với vật đúc nhỏ 10 ữ 12mm đối với vật đúc trung bình ...0 - 100 100 100 100 100 100 100 120 Trên 500 - 110 110 110 110 110 110 110 110 2 - Chiều cao hChú thích: của đầu gác trên của lõi thẳng đứng lấy nhỏ hơn h nh− sau: 1 h, mm 20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100 110 h mm 15 15 20 20 25 30 35 40 50 55 60 651, - (hình b), chiều cao lấy lớn hơn 1,5 ữ 2 lần số liệu của bảng. Khi lõi quá dài (L/d ≥ 5), phải dùng đầu gác mở rộng 65 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.16- Chiều dài L của đầu gác ruột nằm ngang, mm (Theo ΓOCT 3606-57) β α Chiều dài L của lõi, mm Kích th−ớc d hoặc 51ữ 151ữ Đến 50 2 ba + , mm 150 300 301ữ 500 501ữ 750 751ữ 1000 1001ữ 1500 1501ữ 2000 2000ữ 2500 Trên 3000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20 35 45 60 Đến 50 15 20 30 40 25 35 50 70 90 110 51ữ100 20 30 40 50 60 70 30 45 55 80 100 120 140 160 101ữ200 40 50 60 70 80 100 110 50 60 90 110 130 150 180 200 201ữ300 50 60 70 80 90 110 120 130 140 80 100 120 140 160 200 220 301ữ400 70 80 90 100 120 130 140 150 100 120 130 150 180 230 250 401ữ500 80 90 100 110 130 140 150 160 140 150 170 200 250 280 501ữ750 100 110 120 140 150 160 170 180 200 230 280 300 751ữ1000 130 140 150 160 170 180 66 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Tiếp bảng 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 200 230 250 300 330 1001ữ1250 150 160 170 180 190 250 280 330 350 1251ữ1500 180 190 200 210 200 210 220 230 1501ữ2000 220 230 240 250 2001ữ2500 250 260 270 2501ữ3000 Trên 3000 280 290 Chú thích: Kích th−ớc ghi ở bảng này dùng cho ruột nằm ngang có hai đầu gác, tử số dùng cho khuôn t−ơi, mẫu số cho khuôn khô. Bảng B.17- Độ nghiêng của đầu gác ở mẫu gỗ (độ) (Theo ΓOCT 3606-57) Ruột thẳng đứng Ruột nằm ngang Chiều cao đầu gác h hoặc h1, mm α β α α1 β Đến 20 10 15 10 3 15 21ữ50 7 10 7 1030’ 10 51ữ100 6 8 6 1 8 101ữ200 5 6 5 0045’ 6 201ữ300 5 0045’ 8 301ữ500 4 0030’ 5 501ữ800 3 0030’ 3030’ Trên 800 2030’ 0030’ 3 67 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.18- Khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác lõi, mm (Theo ΓOCT 3606-57) Khe hở S1 khi lõi có chiều dài L hoặc đ−ờng kính d Chiều cao đầu gác h hoặc h1 Đến 50 51ữ 151 151ữ 300 301ữ 500 501ữ 750 751ữ 1000 1001ữ 1500 1501ữ 2000 2001ữ 2500 Khe hở S3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0,15 0,15 0,25 Đến 25 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,5 1,0 1,0 1,5 1,5ữ2,5 26ữ50 0,5 0,5 1,0 1,5 1,5 2,0 1,5ữ3,0 0,5 0,5 1,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 2,0ữ5,0 51ữ100 1,0 1,0 1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 1,5ữ6,0 1,0 1,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 3,0ữ6,0 101ữ200 1,5 1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 2,5ữ7,5 1,0 1,0 1,0 3,0ữ6,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 201ữ300 1,5 1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 3,0ữ8,0 1,5 1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 4,0ữ7,5 301ữ500 2,0 2,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 3,5ữ8,5 2,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0ữ8,0 501ữ750 2,5 2,5 3,2 3,5 4,0 4,5 5,0 4,0ữ9,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5ữ9,0 751ữ1000 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 4,5ữ9,5 3,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,5ữ9,5 1001ữ1250 3,5 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 5,5ữ10,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 7,5ữ10,5 1251ữ1500 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 5,5ữ10,5 1501ữ2000 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 6,0ữ11,0 2001ữ2500 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,0ữ12,0 0,15 0,25 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 3,0 4,0 Khe hở S2 0,25 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 5,5 6,0 Chú thích: Tử số là khe hở cho khuôn t−ơi, mẫu số cho khuôn khô. 68 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.19- Tiết diện và số l−ợng rãnh dẫn đối với vật đúc bằng gang khối l−ợng 200kg trở xuống. Rãnh dẫn Chiều dày thành vật đúc, mm 3ữ5 5ữ8 8ữ10 10ữ15 15ữ20 Khối l−ợng vật đúc kg Tiết diện một rãnh dẫn, cm2 Chiều dài, mm Số l−ợng rãnh dẫn 1 2 3 4 5 6 7 8 0ữ0,5 0,3ữ0,4 10ữ15 1 1 1 1 1 0,5ữ1 0,4ữ0,5 15ữ20 1 1 1 1 1 1ữ3 0,5ữ0,7 20ữ25 1 1 1 1 1 3ữ5 0,65ữ0,85 25ữ30 2 2 1 1 1 5ữ10 0,65ữ0,85 25ữ30 3 3 2 2 2 10ữ15 0,65ữ0,85 25ữ30 n 3 2ữ3 2ữ3 2ữ3 15ữ20 0,65ữ0,85 25ữ30 n 4 4 3 3 20ữ30 0,85ữ1 30ữ35 n 4 4 3 3 30ữ40 0,85ữ1 30ữ35 n 5 1 3 3 40ữ60 1ữ1,5 30ữ35 n 4ữ5 4 3ữ1 3 60ữ100 1ữ1,5 35ữ40 n 5ữ6 5 4ữ5 4 100ữ150 1ữ1,5 40ữ45 n 7ữ8 7 5ữ6 5 150ữ200 1ữ1,5 45ữ50 n 8ữ9 8 6ữ7 6 Chú thích: n số rãnh dẫn chọn tuỳ ý. Bảng B.20- Dung tích cốc rót đối với vật đúc bằng gang. Cốc rót cho một ống rót Cốc rót cho hai ống rót Cốc rót cho một ống rót Cốc rót cho hai ống rót Tiêu thụ kim loại kg/s Dung tích cốc rót, kg Tiêu thụ kim loại kg/s Dung tích cốc rót, kg Tiêu thụ kim loại kg/s Dung tích cốc rót, kg Tiêu thụ kim loại kg/s Dung tích cốc rót, kg 1,3ữ2 2 4ữ6 12 7ữ11 13 18ữ22 50 2ữ2,5 6ữ8 11ữ13 22ữ26 3 15 19 60 2,5ữ3 8ữ10 13ữ17 28 26ữ30 4 17 75 3ữ4 5 10ữ12 25 17ữ21 37 30ữ35 85 4ữ5 6 12ữ14 34 21ữ27 32 35ữ40 100 5ữ7 9 14ữ18 40 27ữ35 70 69 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.21- Kích th−ớc các thành phần của hệ thống rót Kích th−ớc phễu rót (H.28a) Kích th−ớc, mm Đ−ờng kính ống rót, mm D D1 H Dung tích phễu, cm3 16 60 40 60 100 20 70 50 70 200 25 80 60 80 300 Kích th−ớc phễu rót có mạng lọc (H.28b) Kích th−ớc, mm Đ−ờng kính ống rót, mm D1 D2 D3 D4 H h h1 Mạng lọc N0 Dung tích phễu, cm3 20 95 70 60 52 80 70 12 1 300 25 100 20 70 62 90 80 15 2 400 30 110 90 30 72 100 90 18 3 600 Kích th−ớc cốc rót (H.28c) Kích th−ớc, mm Đ−ờng kính ống rót, mm L M h R1 R2 R3 R4 r r1 Dung tích cốc rót, cm3 25 120 40 70 25 20 35 30 10 5 600 32 180 70 110 40 35 50 45 15 5 1700 40 240 95 170 60 55 75 70 20 10 4500 Kích th−ớc cốc rót có hai ống rót (H.28d) Kích th−ớc, mm Đ−ờng kính ống rót, mm A B H a b h a1 b1 Dung tích cốc rót, cm3 25 200 180 110 150 110 80 170 250 1500 32 300 220 130 230 150 100 250 340 3500 40 400 260 120 320 180 150 340 440 9000 50 500 300 210 420 220 170 440 240 17000 Kích th−ớc mạng lọc (H.28đ) Kích th−ớc, mm N0 mạng lọc Số lỗ D D0 D1 D2 D3 d1 d2 Tổng tiết diện các lỗ, cm2 1 20 74 70 50 35 15 5 6 3,9 2 20 84 80 54 38 18 6 7 5,6 3 20 94 90 60 41,5 19 7 8 7,7 70 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Kích th−ớc rãnh lọc xỉ (H.28e) Kích th−ớc, mm a b c a1 b1 c1 a2 b2 c2 Tiết diện F, cm2 Khi h = a Khi h = 1,25a Khi h = 1,5a 1,0 11 3 11 1,3 12 10 12 11 8 14 1,6 14 10 14 12 9 15 11 7 17 2,0 15 12 15 15 10 17 12 8 20 2,5 16 13 17 15 11 19 14 10 21 3,15 18 14 19 16 12 21 15 11 23 4,0 22 18 21 18 13 25 18 13 26 5,0 24 19 24 22 16 27 20 14 30 6,3 26 20 27 24 18 30 23 16 34 8,0 30 27 30 26 19 35 24 17 33 10,0 34 28 33 30 22 38 28 20 42 12,5 33 30 37 34 26 43 30 22 47 26,0 42 34 42 38 29 48 36 25 54 20,0 48 38 47 42 32 53 40 28 60 25,0 52 42 53 48 36 60 44 32 60 31,5 60 48 59 52 40 66 50 35 75 40,0 66 52 67 60 45 77 56 39 84 Kích th−ớc rãnh dẫn hình thang thấp (H.28g) Chiều cao h, mm 2 3 4 5 Tiết diện F, cm2 a b a b a b a b 0,3 16 14 11 9 0,4 21 19 15 12 0,5 26 24 18 16 0,6 31 29 21 19 16 14 0,7 36 34 25 22 18 15 0,8 41 39 28 25 21 19 0,9 46 44 31 29 24 21 1,0 35 32 26 23 21 19 1,1 38 35 29 26 23 20 1,2 41 59 31 29 25 22 1,4 48 45 36 33 29 26 1,6 55 52 41 39 33 30 71 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Tiếp bảng B21 (kích th−ớc rãnh dẫn hình thang thấp) 1,8 61 59 46 43 42 34 2,0 68 65 51 49 41 39 2,2 75 72 56 53 45 42 2,5 85 82 64 61 51 49 2,8 95 92 71 69 57 54 Kích th−ớc rãnh dẫn hình thang cao (H.28h) Chiều cao h, mm 6 8 12 16 Tiết diện F, cm2 a b a b a b a b 1,0 18 15 13 10 1,1 20 17 14 11 1,2 22 19 15 12 1,4 24 21 18 15 12 9 1,6 27 24 20 17 14 11 1,8 30 27 22 19 15 12 12 9 2,0 38 30 25 22 17 14 14 11 2,2 36 33 34 25 19 16 15 12 2,5 42 39 33 28 21 18 16 13 2,8 46 43 35 32 24 21 18 15 3,0 50 47 39 36 25 22 19 16 Kích th−ớc rãnh dẫn hình tam giác (H.28i) Tiết diện F, cm2 a, mm Tiết diện F, cm2 a, mm 0,4 9 9,6 45 0,8 12 11,6 48 1,6 18 14 53 2,6 22 16,5 58 3,6 28 19,8 63 4,8 31 25 70 6,3 35 31,5 79 8,0 40 39,3 89 72 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.22- Những số liệu cơ bản để xác định kích th−ớc đậu ngót thông th−ờng đặt trên thành thẳng đứng của vật đúc (H.31) vd n H H Khi dạng đậu ngót T, mm vdH h T Hvd T Hn T D Mở rộng về phía trên Thu hẹp về phía trên Mức kéo dài của đậu ngót, % 50 3 1,4ữ2,3 1,5ữ1,9 1,2 1,4 40ữ100 50 5 1,5ữ2,4 1,6ữ2,0 0,8 0,8 40ữ100 50 10 1,6ữ2,4 1,8ữ2,2 0,60 0,6 0,6 40ữ100 50 20 1,75ữ2,0 3,0ữ4,0 0,35 45ữ100 50 30 2,3ữ2,7 3,2ữ4,0 0,30 50ữ100 100 3 1,4ữ1,7 1,8ữ2,3 1,0 1,1 1,0 40ữ100 100 5 1,5ữ1,8 2,8ữ2,5 0,65 0,7 0,7 40ữ100 100 10 1,6ữ2,0 2,2ữ3,5 0,50 0,5 0,5 45ữ100 100 20 1,7ữ1,9 3,5ữ4,5 0,40 50ữ100 100 30 1,9ữ2,2 4,2ữ5,0 0,30 55ữ100 200 3 1,4ữ1,7 1,4ữ1,6 0,80 0,7 0,7 45ữ100 200 5 1,5ữ1,75 1,5ữ1,8 0,55 45ữ100 0,6 0,6 200 10 1,6ữ1,9 1,8ữ2,6 0,40 50ữ100 200 15 1,5ữ1,8 3,2ữ4,2 0,35 55ữ100 300 5 1,4ữ1,7 1,5ữ1,7 0,50 50ữ100 300 10 1,5ữ1,8 1,8ữ2,7 0,35 50ữ100 Chú thích: 1. Bảng này dùng cho những vật đúc chế tạo bằng thép cácbon và thép hợp kim thấp. 2. Khi định kích th−ớc đậu ngót cần phải thoả mãn điều kiện có đ−ợc hệ số tiêu hao kim loại hợp lý (bảng B.24). Khi khối l−ợng đậu ngót không t−ơng ứng với yêu cầu của B.24, kích th−ớc của đậu ngót sẽ đ−ợc hiệu chỉnh bằng cách thay đổi mức kéo dài của đậu ngót. 3. Mức kéo dài của đậu ngót = C b∑ 73 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 74 Bảng B.23- Những số liệu cơ bản để xác định kích th−ớc đậu ngót thông th−ờng đặt trên thành vật đúc nằm ngang (H.32) Mức kéo dài đậu ngót khi d = b, % T, mm d Hn T d Khi L=B Khi L là đ−ờng kính vòng tròn Khi L=2B Khi B=d 50 1,8ữ2,5 1,8ữ1,2 40,0 31 22,0 20,0 100 1,6ữ2,5 1,6ữ1,2 40,0 31 22,0 20,0 150 1,5ữ2,0 1,5ữ1,2 42,5 33 23,5 22,5 200 1,3ữ2,6 1,5ữ1,2 44,0 35 24,5 24,0 250 1,3ữ1,5 1,4ữ1,1 50,0 39 25,0 25,0 300 1,25ữ1,5 1,25ữ1,0 57,0 45 27,0 500 1,2ữ1,5 1,1ữ0,95 62,0 48 38,0 750 1,2ữ1,3 0,9ữ0,8 73,5 58 54,0 1000 1,1ữ1,25 0,85ữ0,7 81,5 64 65,0 1250 1,1ữ1,2 0,8ữ0,7 85,0 67 66,0 Chú thích: 1. Chỉ dẫn sử dụng cho những vật đúc chế tạo bằng thép các bon và thép hợp kim thấp 2. Khi rót trực tiếp vàp đậu ngót tỷ số T d và d Hn lấy theo giới hạn d−ới 3. Những quy định kích th−ớc đậu ngót cần phải thoả mãn điều kiện có đ−ợc hệ số tiêu hao kim loại hợp lý (bảng B.24). Khi khối l−ợng đậu ngót không t−ơng ứng với yêu cầu bảng B.24, kích th−ớc của đậu ngót đ−ợc hiệu chỉnh bằng cách thay đổi mức kéo dài. Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.24- Hệ số phỏng chừng tiêu hao kim loại cho đậu ngót th−ờng bổ sung trực tiếp, áp dụng cho vật đúc bằng thép cácbon và thép hợp kim thấp. Hệ số tiêu hao kim loại cho đậu ngót Hiệu suất thực thu thành phẩm, % Tên gọi nhóm vật đúc Khối l−ợng vật đúc thô, kg Thành dày −u thế của vật đúc T, mm Đậu ngót hở Đậu ngót kín Đậu ngót hở Đậu ngót kín 1 2 3 4 5 6 7 Đến 20 0,47 0,43 65 67 21ữ50 0,56 0,52 61 63 Đến 90 Trên 50 0,65 0,60 58 60 Đến 20 0,47 0,37 65 70 21ữ50 0,52 0,37 65 70 Vật đúc bé: - Với khối l−ợng gia công cơ khí lớn - Với khối l−ợng gia công cơ khí ít Đến 100 Trên 50 0,45 0,41 66 64 Đến 30 0,45 0,41 66 68 31ữ60 0,52 0,45 63 61 101ữ500 Trên 60 0,60 0,50 60 61 Đến 30 0,43 0,37 67 70 31ữ60 0,47 0,41 65 58 Vật đúc trung bình: - Với khối l−ợng gia công cơ khí lớn - Với khối l−ợng gia công cơ khí ít 101ữ500 Trên 60 0,52 0,45 63 66 Đến 50 0,43 0,39 67 69 50ữ100 0,50 0,43 64 67 501ữ5000 Trên 100 0,55 0,47 62 65 Trên 50 0,41 0,37 68 70 50ữ100 0,45 0,39 66 69 Vật đúc lớn: - Với khối l−ợng gia công cơ khí lớn - Với khối l−ợng gia công cơ khí ít 501ữ5000 Trên 100 0,50 0,41 64 68 Đến 50 0,41 0,37 68 70 50ữ100 0,47 0,41 65 68 Trên 5000 Trên 100 0,52 0,45 63 66 Đến 50 0,39 0,35 69 71 50ữ100 0,43 0,37 67 70 Vật đúc lớn: - Với khối l−ợng gia công cơ khí lớn - Với khối l−ợng gia công cơ khí ít Trên 5000 Trên 100 0,45 0,39 66 69 * Khi vật đúc không làm nguội bên ngoài vành Chú thích: 1. Hệ số tiêu hao kim loại cho đậu ngót, là tỷ số toàn bộ khối l−ợng đậu ngót, xác định theo kích th−ớc bên ngoài của chúng với khối l−ợng của vật đúc đã cắt bỏ đậu ngót. 2. Hiệu suất thực thu thành phẩm, là tỷ số khối l−ợng thành phẩm với tổng số tiêu hao kim loại cho vật đúc, khối l−ợng hệ thống rót lấy bằng 4%. 3. Khối l−ợng gia công cơ khí ít, khi chỉ cần gia công d−ới 20% bề mặt. 75 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.25- Chiều dài vật làm nguội và khe hở khi bố trí. Vật làm nguội Cỡ, mm Chiều dài, mm Khe hở, mm Đ−ờng kính < 25 100ữ150 12ữ20 Trụ tròn Đ−ờng kính 25ữ45 100ữ200 20ữ30 Chiều dày < 40 100ữ150 6ữ10 Chiều dày 10ữ25 150ữ200 10ữ20 Tấm Chiều dày > 25 200ữ300 20ữ30 Bảng B.26- Các loại mẫu và cách chọn Sản l−ợng đúc L−ợng đúc mỗi đợt Loại mẫu Cấp chính xác Đặc điểm của bộ mẫu 5 Mẫu x−ơng, d−ỡng gạt 3 - Gỗ mềm, không sơn 5ữ20 Mẫu gỗ th−ờng 3 - Gỗ mềm, có sơn hoặc đánh vecni. - Mẫu và hộp lõi ghép đơn giản, tiết kiệm gỗ 100 10ữ30 Mẫu gỗ bền (có thể dùng ở tấm mẫu toạ độ) 3ữ2 - Gỗ mềm vừa, sơn cả 100 50 Tấm mẫu thay nhanh (trên đó có gắn mẫu gỗ hoặc mẫu thạch cao) 2 - Gỗ mềm vừa, đôi chỗ dùng gỗ rắn (mẫu hệ thống rót) - Hộp lõi chắc, nẹp gỗ rắn, mặt bọc tôn, có dùng kẹp kim loại. 1500 100 Tấm mẫu (mẫu gỗ hoặc nhựa). 2ữ1 - Mẫu bằng gỗ rắn ghép nhiều lớp lắp chính xác trên tấm đỡ mẫu bằng gỗ, nhựa hoặc kim loại (nhôm, gang) - Hộp lõi có vỏ tiêu chuẩn hóa bằng kim loại, miếng rời bằng gỗ rắn hoặc nhựa. - Có d−ỡng kiểm, tấm sấy. 1000 >100 Tấm mẫu kim loại 1 - Mẫu kim loại, gia công chính xác lắp trên tấm đỡ mẫu bằng nhôm hoặc gang. - Hộp lõi kim loại, những chỗ mau mòn có bọc thép tôi, có cơ cấu cơ khí hoặc khí nén để tháo mở hộp và rút miếng rời. 76 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 77 đ Bảng B.27- Sai lệch cho phép về kích th−ớc ở mẫu, mm Cấp chính xác của mẫu I II III Kích th−ớc mẫu, mm Sản xuất lớn Sản xuất hàng loạt Sản xuất đơn chiếc Đến 50 ±0,2 ±0,3 ±0,5 51ữ100 ±0,3 ±0,4 ±0,5 101ữ200 ±0,4 ±0,5 ±0,8 201ữ300 ±0,5 ±0,8 ±1,0 301ữ500 ±0,6 ±0,8 ±1,0 501ữ800 ±0,8 ±1,0 ±1,5 801ữ1200 ±1,0 ±1,0 ±1,5 1201ữ1800 ±1,0 ±1,5 ±2,0 1801ữ2600 ±1,0 ±2,0 ±3,0 Trên 2600 ±1,5 ±2,0 ±3,0 Đối với mẫu kim loại, độ chính xác không đ−ợc nhỏ hơn cấp I Bảng B.28- Khoảng cách giữa mẫu và hòm khuôn, mm a) Giữa mặt trên của vật đúc và mặt trên của mẫu; b) Giữa mặt d−ới của vật đúc và mặt d−ới của hòm khuôn c) Giữa mặt bên của vật đúc và thành hòm khuôn; d) Giữa ống rót và thành hòm; đ) Giữa các vật đúc; e) Giữa vật đúc và rãnh lọc xỉ; Khối l−ợng vật đúc, kg a b c d đ e <5 40 40 30 30 30 30 6ữ10 50 50 40 40 40 30 11ữ20 60 60 40 50 50 30 21ữ50 70 70 50 50 60 40 51ữ100 90 90 50 60 70 50 101ữ250 100 100 60 70 100 60 251ữ500 120 120 70 80 - 70 501ữ1000 150 150 90 90 - 120 1001ữ2000 200 200 100 100 - 150 2001ữ3000 250 250 125 125 - 200 3001ữ4000 275 275 150 150 - 225 4001ữ5000 300 300 175 175 - 250 5001ữ10000 350 350 200 200 - 250 >10000 400 400 250 250 - 250 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 78 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.30- Hỗn hợp cát lõi cho đúc gang và thép Tính chất hỗn hợp Thành phần, % khối l−ợng Độ bền, N/cm2 Chất dính Loại lõi L−ợn g đất sét Độ thông khí Độ ẩm, % Nén t−ơi Kéo khô Cát thạch anh Đất sét Cát cũ Mùn c−a Nhóm dầu khô Nhựa N−ớc giấy I <2 130 1ữ3 0,3ữ0,6 100 1,0ữ1,5 II 3ữ5 100 2ữ4 0,5ữ1,0 50ữ70 100ữ97 0ữ3 2,0ữ3,0 2ữ3 III 3ữ6 100 3ữ4 1,0ữ1,6 35ữ60 100ữ96 0ữ4 3ữ6 1ữ3 IV 5ữ7 70 4ữ5 1,5ữ2,5 20ữ30 93ữ59 7ữ1 0ữ40 0ữ2 2ữ3 V 7ữ10 70 5ữ6 2,0ữ3,5 8ữ15 72ữ38 8ữ2 20ữ60 0ữ3 2ữ3 Mức độ phức tạp của lõi đ−ợc giảm dần từ loại I xuống loại V. Bảng B.31- L−ợng than và đá vôi một mẻ (kg) Đ−ờng kính lò, D, mm Năng suất lò, kg/h L−ợng than cốc một mẻ liệu, kg L−ợng đá vôi, kg 400 600 12 4 450 1000 16 5 500 1500 25 7 550 1800 30 8 600 2200 35 10 650 2500 40 12 700 2900 50 14 750 3400 60 17 800 3800 65 20 850 4400 70 22 900 4900 80 25 950 5400 90 27 1000 6000 110 30 1100 7500 130 35 1200 8600 150 45 1300 10000 170 50 Bảng B.32- Tỷ lệ giữa than và kim loại mẻ Tỷ lệ thép vụn trong mẻ liệu, % 50 Tỷ lệ giữa than cốc và kim loại mẻ, % 10ữ12 12ữ13 14ữ15 16ữ17 18ữ20 79 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Bảng B.33- Thành phần hoá học của gang xám Mác gang C, % Si, % Mn, % P, % S, % 1 2 3 4 5 6 GX 12-28 0,4ữ0,7 < 0,3 < 0,15 GX 15-32 3,5ữ3,7 2,0ữ2,4 0,5ữ0,8 < 0,3 < 0,15 GX 18-36 3,4ữ3,6 1,7ữ2,1 0,5ữ0,8 < 0,3 < 0,15 GX 21-40 3,3ữ3,5 1,4ữ1,7 0,6ữ0,9 < 0,3 < 0,15 GX 22-44 3,2ữ3,4 1,4ữ1,7 0,6ữ0,9 < 0,3 < 0,15 GX 28-48 3,1ữ3,4 1,2ữ1,5 0,6ữ0,9 < 0,3 < 0,15 GX 32-52 3,0ữ3,2 1,0ữ1,3 0,7ữ0,9 < 0,3 < 0,12 GX 36-56 2,9ữ3,0 1,0ữ1,1 0,9ữ1,0 < 0,3 < 0,12 Bảng B.34- Thành phần hoá học của gang đúc Mn, % P, % S, % Mác gang C, % Si, % Nhóm I Nhóm II Nhóm III Cấp A Cấp B Cấp C Loại I Loại II Loại III GD 0 3,5ữ4,0 3,2ữ3,7 0,02 0,03 0,04 GD 1 3,6ữ4,1 2,7ữ3,2 0,02 0,03 0,04 GD 2 3,1ữ4,2 2,2ữ2,7 0,03 0,04 0,05 GD 3 3,8ữ4,3 1,7ữ2,2 0,03 0,04 0,05 GD 4 3,0ữ4,4 1,2ữ1,7 Đến 0,5 0,51 đến 0,9 0,91 đến 1,3 Đến 0,1 0,11 đến 0,3 0,31 đến 0,7 0,04 0,05 0,06 Bảng B.35- Thành phần hoá học của gang máy cũ Loại gang C, % Si, % Mn, % P, % S, % Gang máy cũ loại III (vật đúc thành mỏng) 3,0ữ4,0 2,3ữ2,8 0,3ữ0,5 0,12ữ0,15 >0,6 Gang máy cũ loại II (trong máy công cụ, máy dệt... ) 3,0ữ3,4 1,8ữ2,2 0,4ữ0,6 0,10ữ0,12 0,6 Gang máy cũ loại I (trong ôtô, máy nổ, máy nén khí...) 3,0ữ3,3 1,5ữ2,2 0,6ữ0,8 0,09ữ0,12 0,45 Bảng B.36- Thành phần hoá học của sắt thép vụn Loại sắt, thép vụn C, % Si, % Mn, % P, % Thép hình, tôn 0,1ữ0,15 0,15 0,3ữ0,4 0,05 Thép đ−ờng ray 0,45ữ0,60 0,25 0,5ữ1,0 0,03 80 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 81 c. Thí dụ về thiết kế công nghệ đúc vật đúc trong khuôn cát Đề bài: Thiết kế công nghệ đúc chi tiết có kết cấu nh− bản vẽ (xem hình vẽ H.59) với điều kiện sản xuất đơn chiếc, mẫu gỗ, làm khuôn cát t−ơi, vật liệu chi tiết đúc là GX15-32. Phối liệu từ các vật liệu GM2, GĐ2, sắt thép vụn không quá 10% và ferô các loại (nếu cần). Tỷ lệ cháy hao khi nấu trong lò φ600 là Sich = 15%; Mnch = 20%. Hình 59- Bản vẽ chi tiết Bài làm: I. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, phân tích tính công nghệ, sửa đổi kết cấu cho phù hợp công nghệ đúc. - Theo bản vẽ chi tiết đúc trên hình H.59 ta thấy chi tiết có thành mỏng nhất là 10mm. Đối chiếu với bảng B1 ta thấy với chiều dày chi tiết này có thể điền đầy khuôn đúc tốt khi rót. - Trên bản vẽ chi tiết đúc có thành dày tới 60mm nh−ng cũng có chỗ thành chỉ dày có 10mm. Sự chênh lệch chiều dày thành vật đúc nh− vậy là lớn, có khả năng gây ra ứng suất nhiệt do co ngót không đồng đều. Vì 2 lỗ φ60mm, cao 76mm chỉ có tác dụng giảm khối l−ợng chi tiết nên để giảm sự chênh lệch chiều dày thành vật đúc cần giảm kích th−ớc của thành dày. hình dáng của 2 lỗ sau khi sửa có hình dáng nh− trên hình vẽ H.59 - đ−ờng chấm gạch. Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc - Sau khi sửa đổi kết cấu nh− trên và kiểm tra góc l−ợn đã khá đều đặn nên không cần chuyển tiếp chiều dày thành. II. thiết kế công nghệ đúc: 1. Chọn mặt phân khuôn (ráp khuôn) và t− thế vật đúc khi rót: 1.1. Có thể bố trí mặt phân khuôn theo các ph−ơng án: Ph−ơng án 1 (xem H.60 – bản vẽ vật đúc). Với ph−ơng án này có một phần vật đúc nằm ở hòm trên nên dễ bị lệch khi lắp ráp 2 nửa khuôn. Ưu điểm của ph−ơng án này là lõi có kết cấu đảm bảo đứng vững vàng trong khuôn, vì phần to của lõi đ−ợc bố trí ở phía d−ới, còn phần nhỏ ở phía trên. Ph−ơng án 2 (xem H.60 ). So với ph−ơng án 1, ph−ơng án này toàn bộ vật đúc đều nằm trong hòm khuôn d−ới nên đảm bảo độ chính xác đúc cao hơn, có thể dùng mẫu liền khối để chế tạo khuôn nên độ bền của mẫu cao hơn. Để khắc phục sự kém ổn định của lõi trong ph−ơng án này cần mở rộng đầu gác lõi ở phía d−ới. Ph−ơng án 2 có nhiều −u điểm hơn ph−ơng án 1, mặt nh−ợc điểm dễ khắc phục. Vì thế chọn ph−ơng án 2 để chế tạo vật đúc đã cho. 1.2. T− thế vật đúc khi rót khuôn: T− thế vật đúc ứng với vị trí mặt phân khuôn khi làm khuôn cũng là t− thế của vật đúc khi rót khuôn. 2. L−ợng d− gia công: Với điều kiện dạng sản xuất đơn chiếc, mẫu gỗ nên cấp chính xác của vật đúc đạt đ−ợc là cấp III. Theo các bảng B.7 và B.8 ta xác định đ−ợc l−ợng d− gia công đối với các bề mặt cần gia công cơ khí để đạt đ−ợc độ chính xác và độ bóng bề mặt sau khi đúc. L−ợng d− gia công đ−ợc biểu thị trên hình vẽ H.60. 3. sai lệch các kích th−ớc: Theo bảng B.3 ta xác định đ−ợc các giá trị sai lệch kích th−ớc và biểu diễn sai lệch kích th−ớc trên H.60. 4. Độ xiên thành vật đúc: Trong các thành bên của vật đúc thấy chỉ có thành ngoài cùng có kích th−ớc chiều cao 135mm (29 + 76 + 30) là cần tìm độ xiên. Vì thàn này k0 cần phải gia công cơ khí sau khi đúc, có chiều dày thành bằng 20mm nên theo bảng B.10 xác định đ−ợc góc xiên thành vật đúc là 0045’ và chọn ph−ơng án độ xiên “trừ”. 5. thiết kế lõi: Vật đúc có 3 lỗ rỗng, nên cần có 3 lõi riêng biệt. Hai lõi nằm hai bên có hình dạng không đối xứng nên đầu gác d−ới của chúng phải thiết kế cơ cấu chống xoay, Lõi giữa có đầu gác d−ới đ−ợc mở rộng để giữ vững lõi trong khuôn. Kích th−ớc, góc nghiêng đầu gác lõi, khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác xác định đ−ợc theo các bảng B.15, B.17, B.18 và đ−ợc biểu diễn trên hình vẽ H.60. 82 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 6. thiết kế hệ thống rót: 6.1. tính khối l−ợng vật đúc: Thể tích của vật đúc (tính theo các kích th−ớc ghi trên bản vẽ vật đúc) ≈ 4,1dm3. Gang xám có khối l−ợng riêng 7kg/dm3 nên khối l−ợng của vật đúc là: 4 x 1 x 7,0 = 29,0 kg 6.2. chọn kiểu hệ thống rót: Vì chiều sâu hốc khuôn nhỏ nên có thể sử dụng hệ thống rót bên hông. Theo bảng B.19 ta có: - Tiết diện của một rãnh dẫn là 0,85ữ1cm2 - Chiều dài rãnh dẫn là 30ữ35mm. - Số l−ợng rãnh dẫn là 4 (vì chiều dày trung bình của thành là 10mm) Vậy tổng diện tích tiết diện rãnh dẫn ∑Frd bằng: Với tỷ lệ: ∑ =ì= 24,385,04 cmFrd 4,1:2,1:1:: =∑∑∑ ForFlxFrd ∑∑ ForFlx, ( là tổng diện tích rãnh lọc xỉ và ống rót. Ta có: Chọn kiểu ống rót ở giữa chảy ra 2 nhánh lọc xỉ, ta có: Diện tích một rãnh lọc xỉ: 208,44,32,12,1 cmForFlx =ì== ∑∑ 2768,44,34,14,1 cmForFor =ì== ∑∑ 204,22:08,42: cmFlxFlx === ∑ Theo bảng B.21 ta đ−ợc: - Kích th−ớc rãnh dẫn (hình thang): Đáy lớn a = 28, đáy nhỏ b = 25, chiều cao h = 3. - Đ−ờng kính ống rót : 25 14,3 47,44.4 ≈ì== π Fordor - Kích th−ớc phễu rót (hình nón cụt): Đ−ờng kính đáy lớn D = 80, đ−ờng kính đáy nhỏ D1 = 60, chiều cao phễu H=80. 7. hệ thống ngót, hơi: Vì vật đúc thành dày đều đặn, khối l−ợng trung bình nên không cần đặt đậu ngót, đậu hơi. 8. bản vẽ công nghệ đúc: Bản vẽ công nghệ đúc (bản vẽ vật đúc) (xem hình vẽ H.60) đ−ợc vẽ theo các quy −ớc về ký hiệu nh− trình bày trên H.35. III. thiết kế mẫu và hộp lõi: 1. chọn vật liệu làm bộ mẫu: Căn cứ vào số l−ợng vật cần đúc và đặc điểm kết cấu của vật đúc ta chọn vật liệu làm bộ mẫu là gỗ loại th−ờng (xem bảng B.26). 83 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc Hình 60- Bản vẽ công nghệ đúc 84 Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 85 2. thiết kế mẫu: Mẫu đ−ợc thiết kế theo chỉ dẫn ở mục III.2 (phần A - H−ớng dẫn thực hiện bài tập thiết kế công nghệ đúc). Bản vẽ mẫu đ−ợc trình bày trên hình vẽ H.61. Hình 61- Bản vẽ mẫu Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 86 3. thiết kế hộp lõi: Chọn hộp để chế tạo lõi giữa là hộp bổ đôi hai nửa phân theo chiều cao của lõi (H.62), còn chọn hộp lõi hai nửa nh−ng có thêm bốn miếng rời (H.63) để chế tạo hai lõi bên. Khi lấy lõi ra khỏi hộp ta rút hai miếng rời lớn ra tr−ớc theo chiều mũi tên nh− trên bản vẽ. Hai miếng rời nhỏ ta lấy ra sau khi đã lấy đ−ợc lõi ra khỏi hộp lõi. Hình 61- Bản vẽ hộp lõi II Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 87 Hình 61- Bản vẽ hộp lõi I Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 88 iv. chọn hòm khuôn: Chọn loại hòm khuôn bằng gang đúc. Căn cứ vào bảng B.28 ta xác định đ−ợc các khoảng cách từ vật đúc và hệ thống rót ra thành hòm. Theo các ký hiệu của hình vẽ kèm theo bảng B.28 xác định đ−ợc: a = 70; b = 70; c = 50; d = 60; e = 40. Hòm khuôn có hình khối chữ nhật với các kích th−ớc đ−ợc xác định theo chiều dài Lvđ, chiều rộng Bvđ của vật đúc và chiều cao lõi h1: - Chiều dài: L = 2c + Lvđ = 2.50 + 400 = 500 - Chiều rộng: B = e + d + c + Bvđ = 50 + 6 + 40 + 150 = 300 - Chiều cao: Hòm khuôn trên: Htr = a + h1 = 70 + 30 = 100 Hòm khuôn d−ới: Hd = b + h1 + hvđ = 70 + 50 + 152 = 272 Theo hình H.54 xác định đ−ợc các kích th−ớc hòm khuôn tiêu chuẩn để làm khuôn đúc: L = 500; B = 400; Htr = 100; Hd = 250; v. chọn hỗn hợp làm khuôn và lõi: 1. chọn hỗn hợp làm khuôn: Theo bảng B.29 ta dùng hỗn hợp làm khuôn là loại cát áo khuôn t−ơi (để đúc các vật đúc gang có khối l−ợng < 200 kg) với các thành phần khối l−ợng (%): Cát cũ: 45 ữ 75%; hỗn hợp cát mới: 21 ữ 51% ; bột than : 3 ữ 5% ; với l−ợng đất sét làm chất dính kết : 8 ữ 10%. Hỗn hợp đ−ợc chọn có các tính chất: Cỡ hạt 016; độ thông khí: 40 ữ 70; độ bền nén t−ơi đạt 4 ữ 5N/cm2 2. chọn hỗn hợp làm lõi: Theo bảng B.30 ta chọn đối với tr−ờng hợp lõi có kết cấu t−ơng đối đơn giản và kích th−ớc đủ lớn, hỗn hợp làm lõi loại IV. Các thành phần khối l−ợng (%) của hỗn hợp đ−ợc chọn trong các giới hạn: Cát thạch anh:93 ữ 59%; đất sét 7 ữ 1%; mùn c−a: 0 ữ 2%; n−ớc bã giấy: 2 ữ 3%; với l−ợng đất sét: 5 ữ 7%; Các tính chất có thể đạt đ−ợc của loại hỗn hợp làm lõi đã chọn: Độ thông khí t−ơi: 70; độ ẩm: 4 ữ 5%; độ bền nén t−ơi: 1,5 ữ2,5N/cm2; độ bền kéo khô: 20ữ30N/cm2. 3. thuyết minh quá trình làm khuôn: Quá trình làm khuôn đ−ợc thực hiện theo quy trình sau đây: Nguyên công Hình vẽ Thuyết minh 1 - Đặt nửa mẫu d−ới và hòm khuôn d−ới lên tấm đỡ. - Phủ lớp cát áo bao kín bề mặt mẫu, sau đó phủ cát đệm lên trên lớp cát áo và đầm chặt theo từng lớp 20ữ40mm. - Gạt phẳng, xiên lỗ thoát hơi. Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 89 2 - Lật nửa hòm khuôn d−ới lên, lắp các phần trên của mẫu vào các phần d−ới. - Đặt hòm khuôn trên lên trên hòm khuôn d−ới và định vị hai hòm. - Lắp hệ thống rót, hơi, rắc cát vàng phân cách hai nửa khuôn. - Phủ cát áo, cát đệm, đầm chặt, gạt phẳng, xiên lỗ thoát hơi, rút mẫu ống rót, phễu rót ra. 3 - Lật hòm khuôn trên, lấy mẫu và các bộ phận mẫu của hệ thống rót ra khỏi khuôn, sửa lại lòng khuôn và mặt phân khuôn. - Lấy mẫu ra khỏi hòm khuôn d−ới, sửa lại lòng khuôn và mặt phân khuôn. 4. thuyết minh quy trình làm lõi : Nguyên công Hình vẽ Thuyết minh 1 Lắp miếng rời vào hộp lõi, đổ hỗn hợp làm lõi vào hốc lõi đầm chặt, gạt phẳng làm đ−ờng thoát hơi cho lõi. 2 Quét n−ớc đất sét lên hai nửa lõi, dán hai nửa hộp lõi lại với nhau, gõ nhẹ vào hộp lõi cho hai nửa lõi dính chặt vào nhau. Để lõi khô. Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc 90 - Tháo nửa hộp lõi trên ra. Tháo các miếng rời No1, No1. Lật úp lõi xuống khay đỡ lõi. - Gõ nhẹ rồi tháo nốt nửa hộp lõi d−ới ra. Tháo các miếng rời No1, No1. - Đ−a lõi đi và khay đỡ lõi đi sấy khô. 3 vi. tính phối liệu: 1. Với lò có đ−ờng kính φ600mm, căn cứ vào bảng B.31 ta xác định đ−ợc l−ợng than cốc cho một mẻ liệu là 35kg và l−ợng đá vôi cho một mẻ liệu là 10kg. Trong tr−ờng hợp đã cho thì phối liệu không dùng quá 10% sắt thép vụn nên theo bảng B.32 chọn tỷ lệ than cốc/kim loại mẻ là 10%, nghĩa là khối l−ợng kim loại mẻ là 350kg. 2. Mác gang cần đúc là GX15-32. Theo bảng B.34 thì GX15-32 có thành phần hóa học: 3,5ữ3,7% C; 2,0ữ2,4% Si; 0,5ữ0,8% Mn; <0,3% P và <0,15% S. Ta lấy trị số trung bình của các thành phần này để tính toán: 2,2% Si và 0,7% Mn. Với tỷ lệ cháy hao đã cho ta cần nấu ra loại gang từ phối liệu có thành phần nh− sau: %Si = 1,15 x 2,2 = 2,53 %Mn = 1,20 x 0,7 = 0,84 3. Tính tỷ lệ giữa GD2, GM2, sắt thép vụn trong một mẻ liệu kim loại. Căn cứ vào các bảng B.34, B.35 và B.36 ta biết đ−ợc thành phần hóa học của GD2: 2,4 %Si; 1,1%Mn GM2: 2,0 %Si; 0,5%Mn Sắt thép vụn: 0,3 %Si; 0,3%Mn Ký hiệu A là điểm ứng với thành phần Mn và Si của GD2: A(1,1; 2,4) B là điểm ứng với thành phần Mn và Si của GM2: A(0,5; 2,0) C là điểm ứng với thành phần Mn và Si của sắt thép vụn: A(0,3; 0,3) Nối các điểm A, B, C đ−ợc tam giác ABC trên hệ tọa độ thành phần Si và Mn. Nừu gọi điểm M là điểm biểu diễn hàm l−ợng của phối liệu cần tính. Trên đồ thị ta thấy diểm M(0,84; 2,1) thuộc vùng 1, vì vậy để X, Y, X đều d−ơng ta phải dùng FeSi 45 để điều chỉnh cho M dịch chuyển về M(0,84; 2,53). Lập ph−ơng trình bậc nhất đối với X, Y, Z: X+ Y + Z = 0 2,4X + 2,0Y + 0,3Z = 2,1 . 100 1,1X + 0,5Y + 0,3Z = 0,84 . 100 Giải hệ 3 ph−ơng trình trên sẽ thu đ−ợc kết quả: Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy H−ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc X≈ 59; Y≈ 34; Z≈ 7; Vậy mẻ liệu kim loại sẽ bao gồm: Than cốc: 35kg Đá vôi: 10kg GD2 206 100 350.59 == kg GM 119 100 350.34 == kg Sắt thép vụn 25 100 350.7 == kg Ferô silic 45 7,2 100 350.15,1. 45 100).1,253,2( =−= kg 91