NGHIÊN CỨU CHI TIẾT ĐÚC CHẢNG BA VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC

Chảng ba là chi tiết rất quan trọng trong xe máy, nó có nhiệm vụ gắn kết cặp phuộc trước và trục cổ lái tạo ra bộ khung của bánh xe trước. Chảng ba giúp giới hạn phạm vi xoay của trục lái, phân phối lực tác động từ bánh trước ngoài ra nó còn có tác dụng chịu lực, giảm sốc giúp xe cân bằng và ổn định trong khi hoạt động. Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động, tải trọng thay đổi, chịu lựu uốn và bẻ cong từ hai bên. Do vậy chi tiết yêu cầu phải có cơ tính tốt, độ cứng độ bền phải cao (kéo , xoắn). Chi tiết yêu cầu độ chính xác khá cao ở những lỗ lắp ghép.

Mục Lục

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CHI TIẾT ĐÚC VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC 2

1 Đọc bản vẽ vật đúc: 2

2 Điều kiện làm việc của chi tiết 2

3 Vật liệu chế tạo 3

4 Nghiên cứa phương pháp gia công và vị trí gá lắp 5

5 Khi gia công-chọn chuẩn gia công, xác định loại hình sản xuất 5

6 Điều chỉnh kết cấu và chọn phương pháp đúc 5

CHƯƠNG 2: LẶP BẢN VẼ VẬT ĐÚC (HAY BẢN VẼ PHÔI) 6

1 Chọn vị trí (huớng) vật đúc trong khuôn: 6

2 Chọn mặt phân khuôn(mặt ráp khuôn) và mặt phân mẫu: 7

3 Xác định lượng dư: 9

CHƯƠNG 3: LẬP VẼ CÔNG NGHỆ ĐÚC 13

1 Thiết kế ruột 13

2 Thiêt kế hệ thống rót và bù co 15

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỘP RUỘT 23

1.Lựa chọn vật liệu làm khuôn 23

2.Lựa chọn thiết kế họp ruột 24

CHƯƠNG 6: CHỌN HÒM KHUÔN, HỖN HỢP LÀM KHUÔN VÀ RUỘT 26

1 Lựa chọn kích thước hòm khuôn 26

2 Lựa chọn vật liệu làm khuôn 28

3 Thiết kế mẫu 29

CHƯƠNG 7: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN HỢP KIM ĐÚC 32

1 Chọn lò nấu gang xám: 32

2 Chọn liệu: 32

3 Xử lí liệu: 32

4 Nạp liệu: 32

5 Nấu chảy liệu: 33

6 Tinh luyện: 34

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN GIÀ THÀNH SẢN PHẨM VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT 34

1.1 Chi phí kim loại 34

1.2 Chi phí cát 38

1.3 Chi phí xử lý 39

1.4 Tổng chi phí: 42

Tài liệu tham khảo: 43

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CHI TIẾT ĐÚC VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC

1 Đọc bản vẽ vật đúc:

•

•

•

Các lỗ lắp bu-long

2 Điều kiện làm việc của chi tiết

- Chảng ba là chi tiết rất quan trọng trong xe máy, nó có nhiệm vụ gắn kết cặp phuộc trước và trục cổ lái tạo ra bộ khung của bánh xe trước Chảng ba giúp giới hạn phạm vi xoay của trục lái, phân phối lực tác động từ bánh trước ngoài ra nó còn có tác dụng chịu lực, giảm sốc giúp xe cân bằng và ổn định trong khi hoạt động

- Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động, tải trọng thay đổi, chịu lựu uốn và bẻ cong

từ hai bên

- Do vậy chi tiết yêu cầu phải có cơ tính tốt, độ cứng độ bền phải cao (kéo , xoắn) Chi tiết yêu cầu độ chính xác khá cao ở những lỗ lắp ghép

3 Vật liệu chế tạo

a.PHƯƠNG ÁN 1: THÉP CACBON HÓA TỐT

Thành phần Cacbon trong giới hạn từ 0,3-0,5% đảm bảo kết hợp tốt nhất giữa các chỉ tiêu

về cơ tính: độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai (cơ tính tổng hợp) trong thực tế sử dụng phổ biến nhất là 0,35-0 ,45%C

Thường sử dụng các mác sau : C35 ,C40 ,C45, C50 nhưng thông dụng nhất là C45 Chế độ nhiệt luyện là tôi và ram cao, lõi của chi tiết sẽ có cơ tính tổng hợp cao để chịu được tải trọng tỉnh và va đập, tổ chức nhận được là xoocbit ram (độ cứng 25-30 HRC)

Tổ chức này có tác dụng tạo được độ bóng cao khi cắt gọt và giúp cho chuyển biến xảy

ra nhanh chóng, nhận được mactenxit nhỏ mịn ngoài ra có thể tạo cho bề mặt có độ cứng cao và tính chống mài mòn lớn bằng cách tôi bề mặt và ram thấp (độ cứng đạt 52-58 HRC )

- Đặc điểm của nhóm thép này là đáp ứng được các yêu cầu đề ra nhưng ở mức thấp Cụ thể như sau :

Độ bền thấp do độ thấm tôi nhỏ, độ bền 750-850 MN/m 2

Không làm được các chi tiết lớn và hình dạnh phức tạp do tôi trong nước

Rẻ và có tính công nghệ tốt

b PHƯƠNG ÁN 2: THÉP CACBON ĐÀN HỒI

Thép cacbon đàn hồi là loại thép có thành phần cacbon tương đối cao : 0,55-0 ,65%C

- Các mác thép thông dụng : C55 , C60 , C65 ,C70 Có thể thêm mangan ,silit để nâng cao giới hạn đàn hồi và độ cứng

Đặc điểm làm việc của chi tiết là chịu tải trọng tỉnh và va đập cao nhưng không được phép biến dạng dẻo

Giới hạn đàn hồi cao, khả năng chống biến dạng dẻo lớn tỉ lệ vào khoảng 0,85 - 0,95

Độ cứng khá cao, độ dẻo và dai thấp để tránh biến dạng dẻo và không bị phá hủy dòn Giới hạn bền mỏi cao phù hợp với điều kiện tải trọng thay đổi có chu kỳ

Chế độ nhiệt luyện tôi và ram trung bình tạo ra tổ chức trôxtit ram

KẾT LUẬN:

Chảng ba là chi tiết rất quan trọng trong xe máy, cần đảm bảo không bị gãy

đột ngột trong một số trường hợp gặp chấn động mạnh , đối với thép cacbon

đàn hồi có độ bền và giới hạn đàn hồi rất cao tuy nhiên khi qua giới hạn đàn

hồi sẽ bị phá hủy đột ngột trong khi đó thép cacbon hóa tốt có độ bền đảm

bảo và sự phá hủy dẻo có dấu hiệu báo trước, đảm bảo tính an toàn trong khi

hoạt động

Thép hóa tốt c45 có tính chất rất ưu việt : độ bền, độ dẻo, độ dai đều cao Thép được sử dụng rất phổ biến trong các chi tiết kết cấu máy nhỏ và trung bình

Thép hóa tốt c45 có tính chất rất ưu việt : độ bền, độ dẻo, độ dai đều cao Thép được sử dụng rất phổ biến trong các chi tiết kết cấu máy nhỏ và trung bình

Với các phân tích đã nêu ở trên chúng ta thấy rằng vật liệu thép cacbon hóa tốt c45 phù hợp với chi tiết của chúng ta

Sau đây là một số tính chất của thép C45 theo tiêu chuẩn AISI :

Thành phần hóa học :

Mác thép

0.42-0.37

0.17-0.90

0.60-0.30 Max

0.25 Max

0.040 max

0.050 max

Các tính chất vật lý :

-

4 Nghiên cứa phương pháp gia công và vị trí gá lắp

Dự kiến sơ bộ quy trình gia công cắt gọt chi tiết: do yêu cầu độ song song giữa các lỗ chính Φ30 và Φ41 nên ta cố định chi tiết nằm ngang trên bàng khoang, và khoang liên tục 3 lỗ đó để đảm bảo độ song song

Chi tiết chủ yếu yêu cầu gia công các lỗ lắp ghép,các mặt phẳng đáy lỗ - Các lỗ lắp

bu long Φ 12, Φ 6 không đúc mà để gia công sau

Hình dáng thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô, chuẩn tinh thống nhất

5 Khi gia công-chọn chuẩn gia công, xác định loại hình sản xuất

Loại hình sản xuất là sản xuất hàng loạt với 1000 vật đúc / năm Lỗ Φ lớn

hơn 30 mm

6 Điều chỉnh kết cấu và chọn phương pháp đúc

a Đúc trong khuôn cát sét

Ưu điểm:

Chi phí đầu tư ban đầu thấp ,trang thiết bị công nghệ đơn giản

Có khả năng tạo hình các vật đúc lớn và các vật đúc phức tạp như chi tiết của chúng ta Phù hợp với tất cả các loại hình sản xuất

Thân thiện với môi trường

Hổn hợp làm khuôn tái sử dụng nhiều lần

Nhược điểm:

- Độ chính xác, độ bóng bề mặt không cao Điều này có thể chấp nhận được trong sản xuất chảng ba vì chảng ba không yêu cầu độ chính xác bề mặt cao, chỉ yêu cầu độ chính xác của các lỗ trục sau khi gia công

- Lượng dư gia công lớn, tiêu tốn nhiều kim loại, chi phí gia công cắt gọt lớn

Nhận định: - Chi tiết đúc bằng thép trong khuôn cát-sét co rất lớn, nếu tính toán lượng

bù ngót không đúng có thể dẫn đến việc tạo một lõm co lớn nằm trong vật đúc, gây ra sai số khối lượng lớn trong vật đúc, chi tiết không còn đảm bảo cơ tính và chất lượng b.Đúc trong khuôn kim loại

Ưu điểm như:

-

-

-

-

Nhược điểm như:

Chỉ đúc những vật đúc có hình dạng đơn giản, giá thành bộ khuôn kim loại

lớn, đặc biệt khi chi tiết của chúng ta ở đây có hình dạng phức tạp, nhiều lỗ

trụ và đường cong Do vậy bộ khuôn kim loại sẽ rất phức tạp và chi phí cao

vật đúc dễ bị nức, cong vênh, ứng suất do nguội nhanh, bị cản co Trong khi

vật đúc chúng ta đặc biệt yêu cầu cao về độ bền, độ uốn dẻo

Nhận định:

Như vậy, phương pháp đúc trong khuôn kim loại không phù hợp cho đúc chảng ba

KẾT LUẬN:

Với sản lượng đúc của chúng ta không quá lớn, hình dạng vật đúc lại tưng đối

phức tạp và đặc biệt là yêu cầu không có ứng suất, cong vênh trong vật đúc vì

vậy việc sử dụng phương pháp đúc trong khuôn kim loại sẽ không hợp lý như

phân tích phía trên, các phương pháp đúc khác như đúc áp lực hoặc mẩu chảy

cũng không phù hợp vì vật đúc của ta bằng thép, yêu cầu nhiệt luyện sau đúc,

không yêu cầu cao về độ bóng bề mặt

Với các yếu tố về kỹ thuật và kinh tế như trên, phương pháp đúc được chọn là

đúc trong khuôn cát sét

Dùng khuôn tươi đúc 1 lần, có thể xấy bề mặt để tăng bền cho khuôn vì vậy

đặc điểm của phương pháp ta chọn là nhanh chóng và kinh tế phù hợp với

lượng chi tiết cần đúc và cả hợp kim đúc theo yêu cầu

Khuôn được làm bằng máy, cho năng suất của xưởng đúc cao, chi tiết tạo ra

được đồng đều về chất lượng, chi phí đầu tư cũng không qúa cao, dễ thao tác,

không cần nhiều kinh nghiệm

Với sản lượng và yêu cầu của chi tiết ta chọn mẫu làm bằng nhôm, đảm bảo

nhẹ dễ thao tác, không bị biến dạng trong quá trình sản xuất

CHƯƠNG 2: LẶP BẢN VẼ VẬT ĐÚC (HAY BẢN VẼ PHÔI)

1 Chọn vị trí (huớng) vật đúc trong khuôn:

Chi tiết của chúng ta chỉ có thế bố trí nằm đứng vì chi tiết cần đúc có 3 lỗ

trục không song song với nhau, nếu bố trí nằm ngữa thì chi tiết không có

mặt phân mẫu rõ ràng , tất cả các ruột đều nằm ngang nên chi tiết khó lắp

ruột và khó lấy mẫu ra

Vật đúc nằm ngữa không khả thi

2 Chọn mặt phân khuôn(mặt ráp khuôn) và mặt phân mẫu:

+ Có 3 phương án bố trí vật đúc sau :

- Phương án 1 :

+ Ưu điểm :

chi tiết hầu hết nằm ở phần khuôn dưới nên dể lắp ruột, ruột được đặt vững chắc ,ít sai lệch

+Ưu điểm : tất cả phần gia công ,quan trọng đều nằm phía

dưới khuôn

+ Nhược điểm :

chi tiết không có mặt phân mẩu nên chỉ có thể làm bằng mẩu nguyên

ụ cát nằm ở mặt khuôn trên dể gây khuyết tật trong khi đúc

- Phương án 3 :

+ Nhược điểm :

Hầu hết ruột nằm ở phần khuôn trên nên khó lắp ruột ,khó kiểm tra

vị trí của ruột trong khuôn

Những phần quan trọng đều nằm phía khuôn trên nên dể khuyết tật

rỗ khí ,lõm co, độ chính xác không cao

Từ những phân tích trên ta lựa chọn phương án 1 là tối ưu nhất

 Lượng dư gia công

 Đối với những lỗ lắp ghép

Kích thước vật đúc Cấp chính xác II , sản xuất

hàng loạt

Lượng dư gia công đối với lỗ lắp ghép [1]

 Đối với các bề mặt gia công: cấp chính xác II

Lượng dư đối với các khoảng kích thước danh nghĩa , mm

< 120 > 120 đến 260

120-260 Phía trên

Phía dưới, bên

Nhóm vật đúc

Độ co,%

Bị cản trở Tự do

Vật đúc làm bằng thép cacbon 1,5 1,8

Lượng co theo chiều dài của vật đúc

 Đối với các vật đúc bằng khuôn tươi các trị số này nhân với 1,2 Nếu khuôn có sự cản co mạnh thì lượng trừ co giảm chừng 10-20 %

 Lượng dư công nghệ

 Đối với các lỗ, rãnh, các chổ hõm hốc

- Thay đổi kết cấu vật đúc để tạo đông đặc có hướng và vùng đông đặc sau cùng

là đậu ngót, ngoài ra còn giúp quá trình lấy mẫu ra khi làm khuôn được dể dàng

Trước và sau khi thay đổi kết cấu

 Hai đỉnh của vật đúc là những chổ cao nhất có thể tạo thành túi khí, lõm

co nên cần đặt đậu hơi hoặc tăng chiều cao

Lượng dư do độ xiên cản thành vật đúc

Ở các mặt mẫu, hộp ruột song song với hướng rút mẫu khỏi khuôn cần có độ xiên Dựa vào [1], bảng 22 ta có :

Chiều cao thoát khuôn của mẫu : h mm

Góc xiên Mẫu kim loại

>20 -50 Không lớn hơn 1 

Trị số độ xiên thoát khuôn

Tính toán kích thước phôi

 Đường kính lỗ trong : (30  6  2)  98, 5%  18mm

 Đường kính 2 lỗ ngoài : (41 6  2)  98, 5%  29mm

 Bề dày mặt gia công phía trên lỗ giữa : (26  5) 101, 8%  31, 5mm

 Bề dày phần uống cong của vật đúc : 25101, 8%  25, 5mm

- Số lượng: 6 ruột trên một bộ khuôn

- Kiểu đặt ruột: đặt thẳng đứng

Các thông số của ruột được tra ở bảng 28[1]

Khe hở giữa dầu gác

và ổ gác ở một phía (mm)

Bán kính lượn ở chân đầu gác (mm)

Độ xiên của đầu gác

Đầu gác dưới

Đầu gác trên

Phần dưới của khuôn

Phần trên của khuôn

15

Hình dáng khi đặt ruột

Các thông số ruột :

h1 = 15 mm h = 25 mm

Độ xiên của đầu gác dưới: α1= 10o

Độ xiên của đầu gác trên: α2= 15o Khe hở s3 = 0.5 mm

2.

2.1 Thiết kế hệ thống rót

2.1.1 Chọn kiểu hệ thống rót

 Đối với vật đúc bằng thép khả năng rơi xỉ vào

vật đúc thép ít hơn vì thường dùng nồi rót đáy và xỉ

đặc hơn gang nhiều , do đó có thể sử dụng hệ thống

rót đơn giản hơn nhưng cần chú ý đến độ co dài và co

thể tích lớn của thép lỏng

và điền đầy khuôn tốt

 Khoảng cách giữa mẫu và hòm khuôn :

Sử dụng phần mềm Creo Parametric ta tính được khối lượng

1 phôi đúc vào khoảng 2,6 Kg

 Xác định thời gian rót

Để tính toán hệ thống rót cho vật đúc bằng thép, trước hết ta xác định thời gian rót có lợi nhất đối với vật đúc và sau đấy xác định tiết diện của các thành phần hệ thống rót đảm bảo được thời gia rót quy định

C : chiều cao vật đúc

Theo bảng 35 [1] , vận tốc rót bé nhất cho phép đối với vật đúc bằng thép chiều dày từ 10-40 mm là Vmin=1cm/s Chọn thời gian rót t= 6s

Chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn: P =30 ( mm)

Chiều cao vật đúc ở vị trí khi rót: C=66 (mm)

Từ tiết diện ống rót (hình tròn) ta tính được đường kính ống rót: 2,4 cm2

Từ đường kính ống rót, bảng 39/142 -[1] ta nội suy chọn được thể tích phễu rót có mạng lọc

Vphễu = 380 cm3

- Các kích thước của cốc rót

Đường kính ống rót (mm)

Kích thước (mm)

D1 D2 D3 D4 H h h1

24 99 78 68 60 88 78 15 Bảng 2.9 các kích thước của cốc rót dựa theo Đường kính ống rót[1]

20

Số

lỗ

Kích thước (mm)

Tổng tiết diện các

lỗ (cm2)

D D0 D1 D2 D3 d1 d2

20 78 74 52 36 16 5 6 4,58

Bảng 2.10 các kích thước của mạng lọc xỉ

Hình 2.13 Các thông số kích thước của mạng lọc xỉ

- Tiết diện một rãnh dẫn = 1,7 (cm2)

2.8.2.1 Vị trí và công dụng của đậu ngót

- Đậu ngót được dùng để bổ ngót cho vật đúc và đồng thời dùng để triệt tiêu các nút nhiệt để tránh các khuyết tập như lõm co, vật đúc không điền đầy

- Vị trí đậu ngót được xác định theo nguyên tắc :

+ đậu ngót được đặt trên phần dày nhất của vật đúc

22

+ Đậu ngót không làm cản trợ sự co tự do của vật đúc Để tránh nức

có khi phải đặt ruột xốp ở vùng cản co

23

Hình 2.16 quan hệ giữa tỉ số và hệ số khuôn k[1]

- Đường cong số 1 phía trên đồ thị xác định thể tích đậu ngót có dự phòng, đảm bảo đủ cho vật đúc không có khuyết tật, nếu đậu ngót xác định có thể tích quá lớn có thể thử giảm thể tích, nhưng không thấp hơn giới hạn của đường cong số 2

 Mật độ lỗ thổi thời gian thổi

Nhược điểm lớn nhất của công nghệ này là khó phá khuôn, khắc phục:Sử dụng hỗnhợp chất phụ gia vô cơ hoặc hữu cơ để dễ phá khuôn.(Sách Vật liệu làm khuôn-Đinh Quảng Năng)

Chất phụ gia vô cơ bao gồm:bột macsalit,bột đá,sét chịu lửa,xỉ luyện kim, corun, cromit Các chất phụ gia vô cơ có tác dụng đẩy điểm biến mềm của màng chất dính về phía nhiệt

độ cao làm không xuất hiện độ bền cực đại lần đầu hoặc làm giảm độ bền cực đại lần hai Chất phụ gia hữu cơ gồm có bột than đá mùn cưa, bột ngũ cốc dầu mazut, pek, nhựa polime Các chất phụ gia hữu cơ có tác dụng tạo ra lỗ trống không liên tục của màng chất dính do nó bị cháy sau khi đúc rót ,làm giảm độ bền của màng chất dính

2.Lựa chọn thiết kế họp ruột

Kết cấu hộp ruột có hai yếu tố sau quyết định:

+Hình dáng và kích thước ruôt

+Công nghệ chế tạo ruột

2.1Lựa chọn hộp ruột và các thành phần hộp ruôt:

-Chọn thiết kế cho ruột đứng:

-Hộp ruột sử dụng ít mối ghép để gia tăng độ bền và độ chính xác của hộp ruột

 Ta chọn loại hộp ruột bổ đôi nằm ngang hở, có chốt cố định có kẹp nêm gỗ

2.2Thiết kế hộp ruột:

-Theo sách Thiết kế đúc –Nguyễn Xuân Bông hình 2.II.79, trang 248 cho đường kính trong D nằm trong khoảng từ 50<, ta có:

Do hộp ruột chọn có dạng thiết kế nguyên khối không sử dụng quá nhiều mối ghép nên ta chỉ lấy thông số L và a ở bảng trên để thiết kế cho hộp ruột

Bản vẽ 3D ruột và hộp ruột bổ đôi: