thiết kế hệ thống đúc liên tục vật liệu nhôm ở trạng thái bán lỏng

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Trong quá trình thưc tập tại xưởng chúng em được tham gia thiết kế hệ thống cán đúc liên tục vật liệu nhôm ở trạng thái bán lỏng.ở đây trạng thái bán lỏng đư

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Trong quá trình thưc tập tại xưởng chúng em được tham gia thiết kế hệ thống cán đúc liên tục vật liệu nhôm ở trạng thái bán lỏng.ở đây trạng thái bán lỏng được tao

ra qua cái máng làm nguội

*Mục đích của việc thiết kế: Nhằm tạo ra hệ thống cán đúc vật liệu nhôm nhằm ở trạng thái bán lỏng sau khi qua máng làm nguội

*Ưu điểm của phương pháp :

Năng lượng sử dụng thấp,yêu cầu thiết bị và chi phí vận hành thấp và tốc độ đông đặc nhanh.Bằng việc cán đúc ở rạng thái bán lỏng có thể cho ta cải thiện được độ giản dài cũng như tổ chức của hợp kim nhôm

*Nhược điểm của phương pháp : không thích hợp với tốc độ đúc thấp

*Cách tiến hành;

Nấu nhôm A356 đến nhiệt độ 630-6500C ta đem rót,kim loại được rót qua máng làm nguội với bề mặt đã được phủ BN nhằm chống dính.Kim loại sau khi qua máng làm nguội sẽ ở trạng thái bán lỏng tại nhiệt độ 600-6050C.Kim loại chảy từ

từ vào miệng ống và được cán qua hệ thống máy cán.Sau đó thanh nhôm sau khi cán được đem xử lí nhiệt T6 nhằm làm cứng nhân tạo ,độ cứng và độ đàn hồi ổn định

Mô hình như sau:

Kích thước chi tiết thiết bị được thiết kế như sau:

1.Chọn thép chữ L:

2.Bánh cán

R12 R4

100mm

8mm

1200mm

3.Thùng dẫn Graphit

160 mm

360 mm

150 60

30

100mm

123

21,09

C,kN C0 ,kN

Bản 3D:

D d

r

5.55 17

5.55

5.Bánh răng

Bánh răng được làm bằng thép C45 tôi cải thiện,độ bền HB 192-240

Mô đun bánh răng : m=4

Số răng :Z=75

Góc ăn khớp:α=21,5050

Đường kính đáy: d=293,06mm

Đường kính đỉnh: D=302,74mm

Đường kính trục lắp bánh răng :D=35mm

6.Kết cấu thanh đỡ ổ trục

Bu lông cỡ M12 Thanh ngang kích thước:200x60x60 Bán kính đoạn đỡ ổ bi :R=36mm

Sau khi lắp

7.Tính toán công suất động cơ

Tính toán mô men cán và lưc cán

Lực cán P=10,511(Tấn)

Mô men cán Mc=0.505(T.m)

Mô men động cơ: Mfđc=0.0335(T.m)

Với tỉ số truyền trong hộp giảm tốc i=20

Bố trí chi tiết sau khi thiết kế

8.Hệ thống nồi graphit và máng làm nguội:

1_nồi Gr

Kích thước chi tiết

10

Hàn giáp nối Phủ BN

Thép chữ U

Thép SKD61

Lỗ nước vào Tấm chắn

R5

60 5 5

5

7_ Mô hình thanh chữ L đỡ tấm đỡ của nozzle

Mô hình 3D

30 R2 R5

4 20

20 M10 500

9_ Mô hình Nozzle

Hình ảnh 3D

nozzle

Lớp Graphit

9-Hình ảnh sau khi ghép

Kết quả mong muốn thu được của thí nghiệm:

Kéo đúc bán lỏng của hợp kim A356 đã được thực hiện bằng cách dùng thiết bị máy cán cùng với 1 cái máng làm nguội.Trạng thái bán lỏng có tỉ phần pha rắn 5-10%,có thể dễ dàng thu được bằng máng làm nguội.Cán đúc liên tục bán lỏng làm tăng tốc độ đúc và tính chất cơ học,tốc độ đúc đã tăng tới 90m/ph ,bề mặt không bị nứt khi được biến dạng ,cùng tinh Si dạng cầu và nhỏ mịn tăng

Một số kết quả nghiên cứu quốc tế về vấn đề này

ông Toshio Haga đã nghiên cứu việc cán đức liên tục sử dụng thiết bị cán 2 trục cùng với 1 máng làm nguội.Thiết bị và hoạt động của thiết bị rất đơn giản,bánh cán bằng đồng đã được sử dụng để nhằm tăng tốc độ nguội ,không sử dụng dầu bôi trơn.Kim loại lỏng trở nên đông đặc sau khi được rót xuống cái máng làm nguội ,cho rằng tỉ phần pha rắn là 5-10%.Bánh cán đã đúc thành công từ trạng thái bán lỏng tại các tốc độ cán từ 30-90m/phút,tốc độ đức đã được cải thiện bởi ảnh

hưởng của đúc bán lỏng.Sau khi được cán và xử lí nhiệt ,độ bền kéo thu được là 270MPa và độ giãn dài là 18%.Sau đố được ủ,chi tiết kéo đã không bị gay khi thử uốn 1808.Tính chất cơ học đã được tăng lên nhờ cán đúc bán lỏng.Tổ chức ở giữa của sản phẩm ,tổ chức tinh thể cơ bản là hình cầu hơn là tổ chức nhánh câykích thước cùng tinh Si đã nhỏ mịn hơn

*So sánh tổ chức cán đúc ở những trạng thái khác nhau:

Hình trên cho thấy mặt cắt của vật cán đức từ trạng thái kim loại nóng chảy và trạng thái bán lỏng.Cán đúc từ trạng thái bán lỏng khác trong tổ chức so với trạng thái đúc từ trạng thái kim loại nóng chảy.Tổ chức kim laoij đúc từ trạng thái kim loại nóng chả thường cho tổ chức nhánh cây,trong khi đó cán đúc từ trạng thái bán lỏng cho ta tổ chức kép Ở vị trí thấp ,tinh thể dạng đồng trục và tinh thể dạng cầu

đề tồn tại trong 1 cấu trúc hình trụ.Trong vị trí ở giữa,vùng thấp cho thấy cấu trúc đẳng trục ,vùng cao hơn cho cấu trúc hình cầu Vị trí trên cùng ,những tinh thể hình cầu nguyên thủy tồn tại trong cùng tinh Cấu trúc hình cầu đã được biến bằng ảnh hưởng của đúc bán lỏng

 Sự ảnh hưởng của việc cán đúc ở trạng thái bán lỏng đến tính chất cơ học:

làm nguội và xử lí nhiệt A-C là trạng thía đúc từ trạng thái bán lỏng,D đúc

từ trạng thái kim loại lỏng

PHẦN II:THĂM QUAN THỰC TẬP

Cùng với quá trình tham gia thực tập tại xưởng chúng em đã được thăm quan trực tiếp tại các nhà máy ở Thái Nguyên và Hải Phòng,Hải Dương,Hải Phòng

I.Nhà máy cơ khí Việt-Nhật

1 Đặc điểm chính của nhà máy

Là nhà máy sản xuất đúc với yêu cầu độ chính xác cao Sản phẩm chủ yếu được xuất sang nhật và sử dụng tại các công ty của nhật tại việt nam: 40% xuất khẩu trực tiếp sang Nhật,50% sản phẩm xuất cho các công ty của nhật tại việt nam,10% dùng cho nội địa.Năng suất nhà máy 400 tấn /tháng.Các sản phẩm chính của nhà máy:thân máy ,bệ máy và chi tiết máy

Nhà máy gồm 2 xưởng đúc và chủ yếu đúc các bệ máy bằng gang.Một số nét đặc trưng của nhà máy:

 Công nghệ làm khuôn:

-công nghệ làm khuôn chủ nhà máy là công nghệ cát nhựa tự đóng rắn và theo một hệ thống hoàn toàn khép kín

Bắt đầu từ khâu trộn cát đến khi ra sản phẩm

-cát ở đây được trộn với thành phần thủy tinh lỏng từ 0,75-0,9% so với

cát.Axít bằng khoảng 30-50% so với nhựa.Điều này hoàn toàn phù hợp với

lí thuyết đói với hỗn hợp tự đóng rắn là tù 0,8-1,2% nhựa

-Đặc biệt nhà máy có dây truyền tái sinh cát tự động phần nào tiết kiệm được nhiên liệu ,tận dụng được cát cũ cũng giúp trộn hỗn hợp đồng đều Cát sau khi được phá dỡ qua hệ thống cánh khuấy cơ học bóc tách lớp chất dính ra khỏi hạt cát.Sau đó được đưa qua hệ thống băng tải để tách kim loại.sau đó được đưa vào bom ke làm nguội,sau đó mới đưa đến bom ke để

sử dụng lại

-công nghệ làm khuôn ở đay bán tự động kết hợp máy phun cát và người -Khi ráp khuôn sử dụng con đĩa bằng vật liệu đất xét và chất xơ được nhập khẩu từ trung quốc

-Sơn khuôn gồm 2 loại :loại sơn màu nâu và màu trắng.Tùy thuộc vào tính chất

và yêu cầu đối với từng chi tiết đúc mà ta chọn loại sơn cho phù hợp.Sơn màu trắng bao gồm sa mốt A và bột manhezit và bổ xung zeccon để tăng tính chịu nhiệt,sử dụng đúc chi tiết thành mỏng chịu nhiệt cao.Đối với sơn màu nâu dùng chủ yếu cho đúc gang thông thường

-Thành phần sơn ruột giống như sơn khuôn,thông thường sơn xong thì đốt

15150 C.Sau đó được đưa vào gầu biến tính cầu hóa,nhiệt độ còn lại khoảng

14600C.Sau đó được đưa sang gầu biến tính graphit hóa.Sau biến tính nhiệt độ gang khoảng 1380-13900C

-Đặc biệt trong quá trình nấu chú ý đến mác gang cần nấu.Khống chế thành phần chủ yếu các nguyên tố: C,Si,Mn nhằm đảm bảo độ giản dài.Ví dụ như mác gang cầu FCD 400: nhiệt độ rót 1380-1390,độ giãn dài đạt được là 15-17%

-Kim loại sau khi biến tính được đem rót ngay

Đối với từng chi tiết khac nhau có nhiệt độ rót khác nhau:

Tên sản phẩm Mác gang Trọng lượng Nhiệt độ rót

-Sử dụng 2 máy phá khuôn và máy bắn bi để làm sạch vật đúc

-Máy bắn bi có 2 loại :loại 2 tấn /mẻ và 5 tấn/mẻ

2.Chi tiết tiêu biểu

Qua quá trình thăm quan nhà máy em chọn 1 chi tiết được xem là tiêu biểu để thể hiện đó là chi tiết spindlehead535015264

+Chỉ sử dụng khi biết rõ thành phần hóa học

+Liệu phải sạch :không lẫn xỉ ,cát ,đất,cao su ,gỗ ,vật liệu chứa dầu mỡ và các vật liệu cháy nổ khác

≤700 mm

+Cân trọng lượng từng mẻ liệu phải đúng theo phối liệu kèm theo

+Lượng Cu đẻ biến tính ngoài lò là đồng dây ,yêu cầu phải sạch ,không lẫn tạp chất

+Lượng FeCr dùng đẻ biến tính ngoài lò phải đập nhỏ (k/t< 3𝑚𝑚) để tan hết khi cho vào nồi rót

2.2.2 Phối liệu:

Thực hiện theo phối liệu nấu luyện do phòng kĩ thuật cấp gồm:

+Phôi gang:15% +Thép vụn :60%(Thép vằn+Thép Mabuchi) +Gang hồi lò:30%

2.2.3 Thành phần hóa học yêu cầu(theo phân tích quang phổ của VJE)

0.07-<0.03 0.4-0.5 0.15

2.2.4 Qui trình nấu luyện

1.Thứ tự nạp liệu:

Phôi gang -> Thép vụn ->Gang hồi lò

2.Khi liệu nạp được khoảng 50-60% cho các loại Fero vào theo thứ tự sau:

FeMn ->FeS ->FeSi

3.Khi lượng nạp được khoảng 60% thì cho chất tăng các bon vào lò

4.Tiếp tục nạp nạp liệu cho đến khi lượng nạp được 95% thì nâng nhiệt độ lò lên cao(khi lượng liệu để lại là 50% gang hồi lò ).Việc nạp liệu phải tính toán sao cho khi phân tích mẫu 1 phải đạt Si=1.15-1.25%cò các bon gần đạt yêu cầu

5.Khi nhiệt độ đạt 1400-14200C thì lấy mẫu phân tích lần 1.Sau đó điều chỉnh

thành phần C lớn hơn 0.02-0.03% so với yêu cầu và thành phần Si =1,3-1,4%.Các thành phần khác ngoài Cu và Cr phải bổ sung cho đủ đẻ đạt TPHH yêu cầu trước

lò như bảng trên

6.Khi đạt nhiệt độ 1420-14400

C thì phải cho nốt 5% gnag hồi liệu và tiếp tục nâng nhiệt độ lò

7.Khi nhiệt độ lò đạt 1460-14700Cthì cho 0,1% chất biến tính FeSi vào lò Nang

nhiệt độ lò cho đến khi đạt 1515-15250C thì ra lò ngay ,rót ra nồi rót đẻ biến tính lần 1 (0,1%FeSi và lượng Cu ,FeCr cần bổ sung theo tính toán).Yêu cầu tráng nồi trước biến tính,lượng Cu và FeCr cho vào đáy nồi Lượng đồng cho vào là ddoongf

đỏ dạng dày ,FeC Phải đập nhỏ có kích thước <3mm.Sau đó biến tính lần 2 với

0,2% FeSi ở nhiệt độ 1440-14600C ,yêu cầ tráng đỏ nồi trước khi biến tính và rót ở nhiệt độ 1390-14000C

8.Lấy mẫu thành phẩm và mẫu thử kéo ,mẫu soi kim tương để kiểm tra sau này

Trong quá trình nấu luyện ,ngoài các yêu cầu trên phải tuân thủ theo các yêu cầu khác như vận hành lò,an toàn… trong hướng dẫn nấu luyện trong lò trung tần 2

tấn(HD45.03)

BẢNG HƯỚNG DẪN NẠP LIỆU KHI NẤU GANG FC300

I Chi tiết SPINDLE HEAD 5350152644 (đầu trục chính)

1.TPHH YÊU CẦU

Trước lò 3-3.1 1.3-1.4 0.8-0.85 < 0.03 0.07-0.09 0.4-0.5 0.15-0.2 Thành

phẩm

3-3.1 1.6-1.7 0.8-0.85 <0.03 0.07-0.09 0.4-0.5 0.15-0.2

2.Bảng phối liệu (cho 1000kg)

Phối liệu

Phoi

gang(TB)

15 150 0.518 0.342 0.09 0.005 0.004 0.024 0.009 Tổng 100 1000 1,383 0.989 0.583 0.023 0.021 0.074 0.028 3.Lượng bổ xung:

FeMn Cthấp

FeMn Ccao

-sau khi biến tính lần 1 và lần 2 phải đo nhiệt độ và ghi lại trong biểu nấu

- Thành phần C và Si nên nấu ở giới hạn dưới :C=3.05% Si=1.65%(trước

lò:1.35%)

-Độ cứng sản phẩm yêu cầu ≥179-186HB

-Khi chuẩn bị liệu phải cần để đảm bảo đúng theo tỷ lệ phối liệu trên

Hình ảnh sản phẩm

Hình ảnh chi tiết máy của nhà máy cơ khí việt nhật

II.Nhà máy bơm Hải Dương

Quá trình thăm quan nhà máy có những nét chính:

-Lò nấu luyện gồm 2 lò :lò 0,75 tấn và lò 1,5 tấn

-Công nghệ làm sạch bằng máy bắn bi

Một trong những vấn đè quyết định đén chất lượng sản phẩm đó là cách trộn hỗn hợp.Đối với mỗi loại cát có cách trộn khác nhau :

Quy trình trộn cát lót:

-công ty có hệ thống 6 máy làm khuôn

-Ngoài ra công ty cũng có dây chuyền tái sinh cát và có máy phun bi làm sạch

Máy phun bi

Một số hình ảnh về nhà máy:

Hình: hình về ruột máy bơm sau khi đã nung

Hình ảnh mẫu gỗ chi tiết dùng để làm khuôn

Hình ảnh sản phẩm máy bơm

III.Công ty cổ phần gang thép Thái Nguyên

Công ty được thành lập từ năm 1959 với 1 mô hình sản xuất khép kín từ khai thác mỏ đến khi ra sản phẩm.Là công ty trực thuộc tổng công ty thép Việt

Nam.Sản lượng năm 2011 của công ty: thép cán 600 nghìn tấn,gang đúc 230 nghìn tấn,thép thỏi 380 nghìn tấn.Doanh thu trong năm 2011 khoảng 10 nghìn tỷ

Nhà máy luyện gang trực thuộc tổng công ty gang thép thái nguyên được thành lập năm 1961.Hiện nay nhà máy gồm 2 lò cao 120m3 và 100 m3 và đang xây dựng

lò cao công suất 500m3(600 tấn/1 ngày đêm).Đặc biệt nhà máy có dây truyền thiêu kết công suất 900 tấn/năm.Sản phẩm gang lỏng của nhà máy đáp ứng nhu cầu sản xuất phôi thép của công ty,ngoài ra còn cung cấp cho thị trường trong nước và ngoài nước một lượng lớn gang đúc,gang luyện thép chất lượng cao.Sản phẩm chính của nhà máy là gang đúc và gang luyện thép

Nguyên liệu luyện gang gồm quặng sống,quạng thiêu kết ,than cốc.Nhiên liệu từ bom ke lò cao=>Cân=>xe liệu =>cầu nghiêng =>cử lò cao=> qua phểu=>lò

Để cung cấp nhiên liệu cho qua trình nấu gang lỏng đầu tiên phải qua dây truyền thiêu kết ở đây quặng được xử lý :quặng -> gia nhiệt -> thiêu kết.Tỉ lệ thiêu kết khoảng 70-75% cung cấp cho phối liệu.Than được cung cấp trục tiếp qua hệ thống mắt gió bằng cách phun trực tiếp khoảng 80-90 kg/tấn sản phẩm nhằm đảm bảo chỉ tiêu cốc/than

Hình: Dây chuyền thiêu kết

Hình: hệ thống lò cao công suất 120m3

Gang sau khi ra lò được vận chuyển bằng tàu hỏa đến nhà máy cán thép hoặc đến xưởng đúc gang.Tùy thuộc vào mác gang cần nấu mà người ta có thể điều chỉnh thành phần bằng cach đưa ngay từ nguồn nguyên liệu đầu vào.Đặc biệt nữa đó là quá trình xử lí xỉ của nhà máy.Xỉ sau khi ra lò được làm nguội bằng nước nhằm tạo xỉ dạng hạt là nguồn cung cấp nhiên liệu chính cho nhà máy sản xuất xi măng

Về xưởng đúc gang của nhà máy chủ yếu xử dụng khi xưởng cán thép bị hỏng hoạc nghỉ bảo dưỡng.sản lượng cửa xưởng là 800 tấn/ngày.Với dây truyền đúc liên tục ra gang thỏi

Hình: Dây chuyền đúc liên tục của nhà máy luyện gang

4.Công ty cổ phần phụ tùng máy sô 1 Sông Công

Công ty được thành lập rất sớm từ năm 1968.Qua quá trình phát triển từ đó

đến nay công ty đã có nhiều đóng góp cho nền công nghiệp nước nhà.Hiện nay công ty có 10 dây truyề sản xuất chính được trang bị máy móc thiết bị tiên tiến của các nước như máy NC,CNC đáp ứng đầy đủ được công nghệ đúc,rèn dập,gia công

cơ khí,nhiệt luyện…để cung cấp các sản phẩm bao gồm: ống lót xi lanh,vòng

găng,supap và linh kiện xe máy,máy động lực…

Về đúc thì nhà máy có hệ thống may NC chế tạo mẫu và công nghệ đúc của nhà máy chủ yếu là công nghệ cát đất sét.Với hệ thống máy trộn con lăn tự động và làm khuôn trên máy.Đồng thời nhà máy cũng có 1 hệ thống máy tái sinh cát

Sản phẩm sau khi đúc ra được đem đi nhiệt luyện

Chế độ nhiệt luyện đối với sản phẩm đúc được thực hiên trên lò điện trở.Ví dụ như chi tiết sơ mi cho động cơ ô tô xe máy như sau:

+ Vật liệu là pCr-FC

+Lò nhiệt luyện: Lò điện trở RT -220-6

Bước 1: Nâng nhiệt độ đến 500-5200C

Bước 2: giữ nhiệt độ chi tiết ở nhiệt độ đó trong khoảng 3h

Bước 3: Chi tiết được làm nguội ngoài không khí tĩnh

Bước 4: Kiểm tra độ cứng 93-104 HRB

Bước 5: chuyển sang xưởng có khí

Qui trình nhiệt luyện tôi bề mặt bánh răng:

Vật liệu: SCM15H-SCM42H

Thiết bị: Tôi tần số

Bước 1: Nung từng chiếc 1 quay đều chi tiết 20-35 v/ph

Bước 2: vòng cảm ứng theo chi tiết

Bước 3: Nung đến nhiệt độ 720-7300C, tốc độ nung chậm

Bước 4: Làm nguội trong không khí tĩnh

Bước 5: kiểm tra độ cứng 2 chi tiết để xác định độ cứng và nhiệt độ trước khi tôi hàng loạt.Độ cứng bề mặt răng 30-40 HRC

t(h)không

khí