Bài Giảng Công Nghệ Chế Tạo Phôi Sản Xuất Đúc

b Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên giảm khả năng điền đầy của kim loại, do đó khó đúc vật phức tạp và vật đúc có thành mỏng.. d Khuôn, lõi bằng kim loại nên không có tính lún, ngăn trở sự

CÔNG NGHệ chế tạo PHÔI

Sản xuất đúc

2

Chương 4

Đúc đặc biệt

Phương pháp này có đặc điểm sau:

a) Khuôn kim loại có thể dùng được nhiều lần (vài

trăm đến hàng vạn lần) tùy thuộc vào kim loại vật đúc

b) Vật đúc có độ chính xác cao (cấp 6, 7) và độ bóng

bề mặt cao (4ữ  7) Vì độ chính xác và độ bóng của khuôn cao

c) Tổ chức hạt nhỏ mịn (do nguội nhanh) nên cơ tính tốt

d) Tiết kiệm được vật liệu làm khuôn và điều kiện lao

động tốt

6

Song đúc trong khuôn kim loại còn có những nhược

điểm:

a) Giá thành của khuôn đắt nên chỉ dùng trong sản

xuất hàng loạt và hàng khối

b) Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên giảm khả năng điền

đầy của kim loại, do đó khó đúc vật phức tạp và vật

đúc có thành mỏng

c) Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên khi đúc gang dễ bị hoá trắng

d) Khuôn, lõi bằng kim loại nên không có tính lún,

ngăn trở sự co của kim loại nhiều làm cho vật đúc dễ nứt

7

2- VËt liÖu lµm khu«n vµ kÕt cÊu khu«n:

8

9

10

3- Công nghệ đúc trong khuôn kim loại:

Quá trình đúc trong khuôn kim loại được tiến hành

như sau:

- Làm sạch bề mặt lòng khuôn sau mỗi lần đúc

- Sấy khuôn đến nhiệt độ nhất định để giảm tốc độ

nguội của kim loại lỏng Nhiệt độ sấy khuôn phụ thuộc vào kim loại vật đúc và được quy định trong sổ tay

thiết kế đúc

- Sơn bề mặt khuôn, lõi một lớp sơn đệm chịu nhiệt với chiều dày đến 2 mm (chỉ sơn 1 ữ2 lần trong mỗi ca sản xuất)

- Sơn phủ lên lớp sơn đệm một lớp sơn áo bằng dầu ma dút, dầu hoả hoặc dầu thực vật Khi rót kim loại lỏng vào khuôn, lớp sơn này sẽ cháy tạo nên màng khí

ngăn cách kim loại lỏng và bề mặt khuôn do đó nâng cao tính chịu nhiệt của khuôn

- Ráp khuôn và rót kim loại lỏng vào khuôn

- Để nguội vật đúc trong khuôn một thời gian nhất

định rồi dỡ khuôn

ξ3- Đúc áp lực

1- Khái niệm:

Khác với quá trình đúc rót thông thường, khi đúc

áp lực kim loại điền đầy khuôn không phải nhờ tác dụng của trọng lực mà là nhờ tác dụng của lực ép cưỡng bức từ bên ngoài

Đúc áp lực có những ưu điểm sau:

- Vật đúc có độ bóng và độ chính xác cao (độ chính xác đạt tới 0,01 mm, độ bóng đạt tới 5 ữ 7)

2- Khuôn đúc áp lực:

3- Máy đúc áp lực:

18

19

20

đồng đều, bền và dẻo khi ở nhiệt độ cao, có độ chảy

loãng tốt và khá ổn định thành phần khi giữ lâu trong

lò nấu

Hợp kim thường dùng đúc áp lực gồm có 1; UAM5-10; AΛ2 ; AΛ4; AΛ10B; AΛ1011; MΛ3 ;

UAM4-MΛ5; hợp kim đồng

b) Kết cấu của vật đúc:

Vật đúc phải có thành dày đều nhau để tránh rỗ,

nếu vật đúc có thêm gân để tăng độ cứng vững, chiều dày của gân phải bằng 0,8 ữ 0,9 chiều dày thành, chiều dày vật đúc không được lớn quá vì khó bổ ngót (thư

ờng chiều dày vật đúc là 0,8 ữ 6 mm) tùy tiết diện vật

đúc và hợp kim đúc Vật đúc không nên có góc chuyển tiếp nhọn, phải có bán kính lượn, có thể đúc được chi tiết có ren trong và ren ngoài bằng nhôm, kẽm, bước

ren ngoài khoảng 1 mm còn bước ren trong khoảng 2 mm

c) Hệ thống rót và thông hơi:

Không dẫn kim loại vào ruột hoặc chở lồi ra để

tránh hiện tượng xoáy và để khí thoát ra dễ Rãnh dẫn cần bố trí sao cho không có sự giao dòng kim loại,

không có sự va đập kim loại vào thành khuôn, (muốn vậy dùng chốt phân dòng) và không bị đổi hướng dòng chảy đột ngột, v.v

đúc.

Hệ thống rót dùng trong đúc áp lực có 3 loại:

lµ 10 ÷ 20oC.

e) Chế độ ép (áp lực ép):

áp lực ép phụ thuộc vào loại hợp kim, chiều dày và

độ phức tạp của vật đúc Trong thực tế sản xuất phải

đúc thử một số chi tiết để tìm áp lực đúc thích hợp

P = m r ω2

Qua công thức trên ta thấy khối lượng riêng m của kim loại càng lớn, bán kính quay r càng lớn, vận tốc quay ω càng lớn thì lực ly tâm càng lớn

Đúc ly tâm có ưu điểm sau:

* Đúc được những chi tiết hình tròn xoay rỗng mà

không cần dùng lõi, do đó tiết kiệm được vật liệu và

đường gân hoặc hình nổi mỏng Mặt khác vì kim loại

điền đầy khuôn tốt nên không cần đậu ngót bổ xung,

do đó tiết kiệm kim loại vật đúc

* Vật đúc sạch do tạp chất, xỉ và phi kim nhẹ có lực ly tâm bé nên không bị lẫn vào kim loại vật đúc

* Tổ chức kim loại mịn chặt, không bị rỗ co, rỗ khí do

đông đặc dưới tác dụng của lực ly tâm

* Khó nhận được đường kính lỗ bên trong vật đúc

chính xác vì khó định được lượng kim loại rót vào

khuôn chính xác

* Chất lượng bề mặt trong của vật đúc kém (đối với vật

đúc tròn xoay) vì chứa nhiều tạp chất và xỉ Vật đúc dễ

bị thiên tích tỷ trọng

2- Các phương pháp đúc ly tâm:

- Đúc ly tâm đứng.

33

- §óc ly t©m ngang

ξ5- Đúc trong khuôn vỏ mỏng

1- Thực chất, đặc điểm của đúc trong khuôn vỏ

mỏng:

a) Thực chất của đúc trong khuôn vỏ mỏng:

Là đúc trong khuôn cát nhưng chiều dày của khuôn chỉ

6 ữ 10 mm

b) Đúc trong khuôn vỏ mỏng có những đặc điểm

sau:

- Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu với vật đúc

có khối lượng dưới 100kg, độ chính xác đạt cấp 5 ữ 7,

độ bóng đạt 4 ữ 7

- Khuôn vỏ mỏng thuộc về khuôn khô, có độ nhẵn bóng bề mặt hốc khuôn và độ thông khí cao, truyền nhiệt khá nên cho phép nhận được vật đúc ít khuyết tật

- Quá trình chế tạo khuôn vỏ mỏng dễ cơ khí hoá, tự

động hoá

c) Hỗn hợp làm khuôn và lõi vỏ mỏng truyền thống

bao gồm cát thạch anh với 4ữ6% nhựa tổng hợp punve bakêlít

Hỗn hợp cát - nhựa trước khi nhào trộn được bổ sung 2% axêtôn để hoà tan nhựa tạo thành lớp màng nhựa bao quanh các hạt cát Hỗn hợp này nhào trộn

đơn giản bằng máy trộn cánh gạt, sau khi trộn hỗn hợp bảo quản thuận lợi, dùng được lâu ngày Hỗn hợp cát - nhựa có đặc tính là ở 200ữ250oC phân tử phênol chảy

ra tạo khả năng dính kết các hạt lại với nhau sau đó tự hoá cứng tạo nên độ bền khoảng 20ữ50 N/cm2

Sau khi hoá cứng hỗn hợp cát - nhựa punvebakêlit không có khả năng chảy ra lần 2 dù có nung nóng đến nhiệt độ cao hơn 250oC Vì vậy cát - nhựa là hỗn hợp dùng một lần Khi rót khuôn dưới tác dụng của nhiệt truyền từ vật đúc sang, chất dính nhựa sẽ phân huỷ

hoàn toàn vì vậy khuôn và lõi tự rời ra khỏi vật đúc khi

dỡ khuôn, làm sạch vật đúc

b) Nung nóng tấm mẫu lên đến 220 ữ 250 oC.

c) Đổ hỗn hợp cát - nhựa lên tấm mẫu nóng, giữ

khoảng 12 ữ 20 giây để các phân tử phênol nóng chảy liên kết các hạt cát thành một lớp dày 6ữ8 mm

d) Loại bỏ phần hỗn hợp cát - nhựa còn thừa phía bên trên

e) Sấy tấm mẫu cùng khuôn vỏ mỏng ở nhiệt lđộ 350ữ

370oC trong 1ữ2 phút để đóng cứng hoàn toàn hỗn

hợp cát- nhựa, nâng cao độ bền cho khuôn

h) Tách khuôn vỏ mỏng ra khỏi tấm mẫu

i) Làm nửa khuôn còn lại tương tự như

k) Ghép hai nửa khuôn bằng cách dán hoặc kẹp chặt,

đem rót kim loại lỏng, để nguội ta thu được vật đúc

41

b) Đặc điểm:

- Có thể đúc được những vật có kết cấu phức tạp từ

những hợp kim khó chảy như thép gió, thép không rỉ

khuôn mẫu chảy có bề mặt nhẵn cao, không có mặt phân khuôn nên không có sai lệch do lắp ráp khuôn gây ra

- Nhược điểm của đúc mẫu chảy là chu trình sản xuất kéo dài, giá thành khuôn đúc cao

c) Công dụng:

Đúc mẫu chảy được dùng nhiều để chế tạo các loại

dụng cụ cắt (như dao phay, dao truốt), các loại bánh

răng, líp xe đạp, đĩa môtô và một số phụ tùng nổ

Vật đúc có khối lượng dưới 100 kg, chiều dày thành có thể mỏng đến 0,3 mm, đường kính lỗ có thể nhỏ đến 2mm

để chế tạo khuôn ép mẫu Vật liệu để chế tạo mẫu gốc

có thể là thép, đồng thau, gỗ, chất dẻo v.v Phương

pháp chế tạo mẫu gốc có thể bằng cách đúc hoặc gia

công cơ khí

b) Chế tạo khuôn ép

Khuôn ép có thể làm bằng kim loại, chất dẻo, xi măng, v.v chế tạo khuôn ép được tiến hành bằng gia công áp lực, đúc, gia công cơ khí hoặc kết hợp các phư

ơng pháp trên Khuôn ép cũng có hai nửa để dễ lấy

mẫu chảy ra khỏi khuôn Khuôn ép ngoài yêu cầu

chính xác còn đòi hỏi nhẵn bóng để đảm bảo độ chính xác và độ bóng của mẫu chảy

c) Chế tạo vật liệu dễ chảy

Vật liệu dễ chảy gồm nhựa thông, sáp, paraphin và stêarin - thành phần của nó thường như sau: 70% nhựa thông + 20% sáp + 10% paraphin hoặc 30% paraphin + 70% Stêarin

Nhiệt độ chảy của vật liệu làm mẫu chảy thường là

50 ữ 90oC, song không được biến mền dưới nhiệt độ 30

ữ 35oC ở trạng thái chảy loãng vật liệu dùng làm

mẫu chảy phải điền đầy khuôn tốt

Vật liệu dễ chảy được nấu trong lò nồi điện trở, khi nấu phải quấy đều và gạt bỏ tạp chất nổi trên bề mặt

nồi lò

d) Chế tạo mẫu chảy

ép vật liệu dễ chảy vào khuôn ép dưới áp xuất

khoảng 2 at Để nguội cho mẫu đông đặc rồi mở

khuôn ép, lấy mẫu ra sửa chữa

e) Lắp mẫu thành chùm mẫu.

Mục đích của việc lắp các mẫu chảy thành chùm mẫu có chung hệ thống rót là để tăng năng suất đúc

Tiếp theo đem chùm mẫu đã có lớp vỏ đi hơ nóng

ở nhiệt độ 80ữ 90oC hoặc nhúng vào nước sôi để làm chảy mẫu, thu được hốc khuôn

h) Sấy khuôn:

Trước khi sấy khuôn có thể đặt chùm khuôn vào hòm khuôn, lèn chặt cát xung quanh để tăng bền cho

khuôn Hòm khuôn được đưa vào lò sấy ở nhiệt độ 850

ữ 900oC để đốt cháy hết vật liệu dễ chảy còn sót lại

trong hốc khuôn đồng thời tăng độ bền cho vỏ khuôn như gốm hoá nó

i) Nấu chảy kim loại, rót khuôn, để nguội, dỡ, làm

sạch vật đúc.

51

tinh) Nhờ xung quanh và bên trong khuôn có nước

làm nguội nên nhiệt được truyền nhanh từ kim loại

lỏng ra bên ngoài, vật đúc kết tinh nhanh và được kéo liên tục ra khỏi khuôn bằng những cơ cấu đặc biệt (con lăn, bàn rút)

- N¨ng suÊt cao, gi¶m hao phÝ chÕ t¹o khu«n, gi¶m hao phÝ kim lo¹i vµo hÖ thèng rãt, ngãt

54 Hình 161: Sơ đồ đúc thỏi liên tục Hình 162 : Sơ đồ đúc tấm liên tục

- Nhược điểm lớn nhất của đúc liên tục là tốc độ nguội quá lớn nên ứng xuất còn lại trong vật đúc cao làm nó

dễ bị nứt vỡ khi sử dụng Chính vì vậy đúc liên tục

trong thực tế chủ yếu dùng để tạo thép thỏi hoặc thép tấm

2- Đúc khuôn mẫu cháy:

Về mặt qui trình công nghệ đúc theo khuôn mẫu cháy tương tự như đúc trong khuôn mẫu chảy Điểm khác biệt ở đây là mẫu được làm bằng vật liệu dễ cháy (pôlistirôn), vì vậy mẫu không phải lấy ra khỏi khuôn trước lúc rót kim loại lỏng Khi rót khuôn mẫu sẽ bị cháy, khí thoát ra ngoài qua hệ thống thoát khí Phư

ơng pháp này được dùng để đúc các vật lớn, không

thích hợp khi đúc trong khuôn mẫu chảy

3- Đúc trong khuôn từ:

Phương pháp này do Hofman.R phát minh năm

1971 Thực chất của nó là dùng hạt sắt φ 0,25 thay cát

đổ vào hòm khuôn bao quanh mẫu cháy Khi đặt vào trong từ trường mạnh các hạt sắt bị nhiễm từ hút nhau làm khuôn chặt cứng Sau khi vật đúc đông đặc khuôn

được đưa ra khỏi từ trường vì vậy các hạt sắt tự rời

nhau, vật đúc được lấy ra khỏi khuôn dễ dàng còn các hạt sắt được dùng lại cho lần đúc sau