ĐỒ án môn học THIẾT kế đúc

Ngành đúc là một trong những ngành có vai trò quan trọng trong lĩnh vực cơ khí, chế tạo hiện nay và góp một phần không nhỏ vào sự phát triển về nền công nghiệp của một đất nước. Trong đó thiết kế đúc giữ vai trò cốt lõi trong mọi sản phẩm đúc. Thiết kế đúc ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng của vật đúc. Trên cơ sở lý thuyết của môn học Công nghệ đúc đã được học và kinh nghiệm thực tập kĩ thuật ở nhà máy, em đã thực hiện được đồ án này nhằm đúc kết lại những gì đã được học cũng như tìm hiểu, cũng cố thêm thông tin và kiến thức mới. Trong quá trình thực hiện đồ án vẫn có xảy ra một sai sót, hạn chế. Do đó mong nhận được sự góp ý của thầy cũng như các bạn để đồ án có thể hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn thầy Đàm Văn Hoàng đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.

P a g e 1 | 14

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

-*** -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ ĐÚC

GVHD: Thầy Đàm Văn Hoàng

SVTH: Vũ Minh Tú

MSSV: V1102725

TP.HCM, tháng 3 năm 2015

P a g e 2 | 14

Mục lục

Lời mở đầu 3

Bản vẽ chi tiết đúc 4

1 Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc 5

2 Lựa chọn phương pháp đúc 5

3 Chọn vị trí vật đúc trong khuôn, mặt phân khuôn, phân mẫu 6

4 Phương án bố trí đậu ngót, ụ cát, ruột sơ bộ 7

5 Tính toán lượng dư cho vật đúc 8

6 Thiết kế ruột 9

7 Lựa chọn sơ bộ kích thước hòm khuôn 10

8 Thiết kế hệ thống rót 11

9 Thiết kế đậu ngót và vật làm nguội 13

Tài liệu tham khảo 14

P a g e 3 | 14

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành đúc là một trong những ngành có vai trò quan trọng trong lĩnh vực cơ khí, chế tạo hiện nay và góp một phần không nhỏ vào sự phát triển về nền công nghiệp của một đất nước Trong đó thiết kế đúc giữ vai trò cốt lõi trong mọi sản phẩm đúc Thiết kế đúc ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng của vật đúc

Trên cơ sở lý thuyết của môn học Công nghệ đúc đã được học và kinh nghiệm thực tập kĩ thuật ở nhà máy, em đã thực hiện được đồ án này nhằm đúc kết lại những gì đã được học cũng như tìm hiểu, cũng cố thêm thông tin và kiến thức mới Trong quá trình thực hiện đồ án vẫn

có xảy ra một sai sót, hạn chế Do đó mong nhận được sự góp ý của thầy cũng như các bạn để đồ án có thể hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cám ơn thầy Đàm Văn Hoàng đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án

P a g e 4 | 14

1 Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc

- Đọc bản vẽ và hiểu bản vẽ

- Điều kiện làm việc của chi tiết: Đầu vòi nước dùng để đóng mở vòi nước, chủ yếu chịu ma sát trượt Yêu cầu chống ăn mòn, chịu mài mòn do ma sát và tính thẩm mỹ

- Có thể chọn nhiều loại vật liệu để đúc đầu vòi nước, từ đồng cho đến inox Thông số các vật liệu như sau:

Austenite 301

Thành phần hóa học (%)

≤ 0.15 16.0 – 18.0 70.7 - 78 ≤ 2.0 6.0 – 8.0

≤ 0.10 ≤ 0.045 ≤ 1.0 ≤ 0.030

Cơ tính

- Độ cứng 217

- Bền kéo 515 MPa

- Độ dãn 40%

- Nhiệt độ nóng chảy 1 399 – 1 4210C

Đánh giá

Ưu điểm: - Bền

- Đẹp, tính thẩm mỹ cao Khuyết điểm: - Đắt tiền

- Khó đúc

UNS C66400

Thành phần hóa học (%)

≤ 0.05 0.30 – 0.70 86.5 1.3 – 1.7 ≤ 0.015 ≤ 0.05

≤ 0.05 ≤ 0.02 ≤ 0.05 ≤ 0.05 ≤ 0.05 11 – 12

Cơ tính

- Bền kéo 435 MPa

- Độ dãn 25%

- Nhiệt độ nóng chảy 1 035 – 1 0550C

Đánh giá

Ưu điểm: Bền

Khuyết điểm: - Tính thẩm mỹ không cao

- Không kinh tế

GX 15 – 32

Thành phần hóa học (%)

3.5 – 3.7 2.0 – 2.4 0.5 – 0.8 < 0.3 ≤ 0.5

Cơ tính

- Độ cứng 173 - 229

- Bền kéo 150 MPa

- Bền uốn 320 MPa

- Nhiệt độ nóng chảy 1 3500C

P a g e 5 | 14

Đánh giá

Ưu điểm: - Chịu mài mòn tốt

- Tính đúc tốt

- Gia công dễ

- Tính kinh tế cao Khuyết điểm: Kém thẩm mỹ

Kết luận: Vì chi tiết nhỏ, số lượng lớn, ưu tiên tính chống mài mòn, dễ đúc, dễ gia

công và đạt hiệu quả kinh tế cao, ta chọn vật liệu đúc là GX15 – 32

- Chi tiết còn nhiều góc cạnh, dễ bị cháy dính cát Để hạn chế điều này, ta điều chỉnh chi tiết bằng các bo tròn các góc một cung R = 5mm Ngoài ra ta sẽ bỏ then để

dễ tạo hòm khuôn, sau khi đúc sẽ gia công tạo then Hình vẽ chi tiết được điều chỉnh thể hiện trong bản vẽ phôi 02

2 Lựa chọn phương pháp đúc

Đúc trong khuôn kim loại

Ưu điểm: - Khuôn tái sử dụng được nhiều lần

- Tiết kiệm thời gian Khuyết điểm: Tính kinh tế không cao

Đúc khuôn mẫu chảy

Ưu điểm: - Độ chính xác cao

- Tính thẩm mỹ cao Khuyết điểm: Tính kinh tế không cao

Đúc trong khuôn cát sét

Ưu điểm: - Chi phí thấp

- Tiết kiệm thời gian

- Đơn giản Khuyết điểm: - Độ bóng bề mặt thấp

- Độ chính xác không cao

Kết luận: Sản phẩm yêu cầu số lượng rất lớn (10 000 chi tiết), không đòi hỏi nhiều về

độ bóng bề mặt nên ta sẽ chọn phương pháp đúc trong khuôn cát – sét và ruột cát – sét Ngoài ra khuôn và ruột cát – sét sẽ giúp ta tiết kiệm vì có khả năng tái sử dụng cao Do

số lượng rất nhiều nên ta làm khuôn và ruột máy để tiết kiệm thời gian

P a g e 6 | 14

3 Vị trí của mẫu trong khuôn và mặt ráp khuôn

Mặt ráp khuôn 1 – 1

- 1 – 1: Khi ráp khuôn theo mặt phẳng này ruột cát nhựa ở giữa Phương pháp này có

ưu điểm đơn giản khi chế tạo ruột Tuy nhiên sẽ tốn kém công và chi phí trong việc chế tạo tấm mẫu, ngoài ra dễ sai lệch kích thước lúc lắp khuôn

Mặt ráp khuôn 2 – 2

- 2 – 2: Cũng tương tự mặt cắt A-A Mặt ráp khuôn cũng đồng thời là mặt phân mẫu Chi phí chế tạo mẫu cao vì phải tạo ruột bao mẫu, nếu không sẽ không rút mẫu ra được

P a g e 7 | 14

Mặt ráp khuôn 3 – 3

- 3 – 3: Ta có thể làm tấm mẫu bằng nhôm, ruột cát – sét và không phải lo đến độ dày phần mỏng nhất Tuy nhiên mẫu vẫn nằm ở 2 hòm khuôn nên phương án này vẫn chưa tối ưu lắm nhưng chấp nhận được nếu không còn phương án khác

Kết luận: Trong các phương án, phương án 3 – 3 được xem là tối ưu nhất nên ta chọn

phương án này Vị trí vật đúc trong khuôn như sau, với mặt cắt là mặt phân khuôn:

P a g e 8 | 14

4 Phương án bố trí ụ cát, đậu ngót, ruột sơ bộ

Xét cấu trúc vật đúc ta thấy có 2 vị trí sẽ xuất hiện nút nhiệt, đông đặc cuối cùng gây khuyết tật cho vật đúc Do đó phải có phương án đậu ngót hợp lý bù co cho vật đúc

5 Tính toán lượng dư cho vật đúc

- Thể tích của vật đúc khoảng 0.1dm3

- Khối lượng riêng ≈ 7.1kg/dm3

- Lượng dư gia công:

+ Vật đúc làm khuôn máy, cấp chính xác là cấp I (Tra trong bảng 19 (TCVN385-70) sách “CN Đúc” – Nguyễn Xuân Bông)

+ Kích thước choáng chỗ lớn nhất là 60mm

+ Lượng dư với các khoảng kích thước danh nghĩa ở bề mặt gia công <120mm

* Phía trên: 2.5mm

* Phía dưới, phía bên: 2.0mm

- Lượng trừ co: Gang xám, vật hình trụ

+ Co theo chiều dài 0.8 – 0.9% tùy mức cản co

+ Co theo đường kính 0.5 – 0.7% tuỳ mức cản co (bảng 23 – “CN Đúc”)

P a g e 9 | 14

6 Thiết kế ruột

Ta chọn ruột đứng, một đầu gác ruột

Tra bảng 30 sách “CN đúc” ta thu được kích thước ruột như sau:

P a g e 10 | 14

7 Sơ bộ kích thước hòm khuôn

Vật đúc có khối lượng ≈ 0.71kg với kích thước nhỏ nên ta chọn phương án 1 vật đúc trong 1 hòm khuôn Tra bảng 68 ta có kích thước cần có sơ bộ như sau

Vậy ta chọn hòm khuôn tiêu chuẩn kích thước dài x rộng x cao là 160 x 160 x 160

Để tiết kiệm, ta chọn 6 vật đúc trong một hòm khuôn

P a g e 11 | 14

8 Thiết kế hệ thống rót

Vì vật đúc rất bé, ta chọn 1 rãnh dẫn

Để đảm bảo dòng chảy êm, không sói mòn khuôn, ta thiết kế rãnh dẫn tiếp tuyến với vật đúc

Thiết kế sơ bộ gồm 3 bộ phận: cốc rót và ống rót, rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn có cấu trúc như sau

1 Thời gian rót hợp lý

√ √

2 Tốc độ dâng kim loại

Tra bảng 35 ta thấy tốc độ dâng lớn hơn tốc độ dâng tối thiểu nên đạt yêu cầu

3 Tiết diện chỗ hẹp nhất

Fmin =

√ = 1,56 cm2 Trong đó µ là hệ số trở lực, tra bảng 36 ta được 0,5

htb là cột áp suất thủy tĩnh tính theo công thức

(ta chọn cốc rót đặt phía trong hòm khuôn trên)

4 Tính tiết diện rãnh lọc xỉ (Fx) và ống rót (Fr)

Ta có Fd : Fx : Fr = 1 : 1,2 : 1,4

Fd = 0,5 cm2, Fx = 0,6 cm2, Fr = 0,7 cm2

5 Xác định hình dạng và kích thước các thành phần của hệ thống rót

Tra bảng 38 để xác định các thông số sau

Tiêu thụ kim loại (kg/s) Dung tích cốc rót (kg)

1,3 2

Từ dung tích cốc rót và tiết diện ống rót ta tra theo bảng 39 để xác định loại cốc rót phù hợp

Ta chọn được phễu rót kích thước sau (phễu đặt phía trong khuôn)

Rãnh dẫn

Rãnh lọc xỉ

Cốc rót và

ống rót

P a g e 12 | 14

Xác định kích thước rãnh dẫn và rãnh lọc xỉ ta tra bảng 39 được như sau:

Một rãnh lọc xỉ, tiết diện 1 cm2

Một rãnh dẫn, tiết diện 0,5 cm2

P a g e 13 | 14

9 Tính toán đậu ngót

Tại vị trí giao nhau của vật đúc, ta chọn 2 đậu ngót hở thông thường Vật có chu vi khoảng 2 400 mm, do đó mỗi đậu ngót để đảm bảo bù co tốt phải đạt được khoảng tác dụng = 2 400/4 = 600

mm

Khoảng bù co = D + 4g ≥ 600 mm với D là độ dày đậu ngót và g

là độ dày thành chính

 D ≥ 600 – 4 × 16 = 536 mm Theo công thức Ken ta có

Với: l là chiều dài vật đúc, mm (xem như chu vi của phần mẫu đang xét)

s là chiều cao vật đúc, mm

g là độ dày vật đúc, mm Dựa vào giản đồ 2.1.109 ta suy ra được

 Vn = Vđ x 0,35 = 100 x 0.35 = 35 cm3

Tính toán các kích thước ta thu được đậu ngót như sau:

P a g e 14 | 14

Tài liệu tham khảo

Nguyễn Ngọc Hà, Các phương pháp và công nghệ đúc đặc biệt, 2008

Nguyễn Xuân Bông – Phạm Quang Lộc, Thiết Kế Đúc,

1978

Phan Tử Phùng, Sách tra cứu Đúc Gang tập 1, 1983

Đặng Vũ Ngoạn – Đào Minh Ngừng – Lưu Phương Minh – Nguyễn Ngọc Hà – Lê Văn Lữ, Đồ án thiết kế công nghệ và thiết bị luyện kim, 2003