đúc mẩu cát và cơ sở lý thuyết gia công kim loại bằng áp lực

Phương pháp tạo hình bằng cách đúc trong khuôn cát là một phương háp đã xuất hiện từ lâu, nhưng cho tới ngày nay, công nghệ này vẫn còn chiếm vị trí quan trọng trong kỹ nghệ đúc.. Hình 3

Trang 1

TIỂU LUẬN

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ

Đề tài:

ĐÚC MẨU CÁT VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIA

CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

Trang 2

Phương pháp tạo hình bằng cách đúc trong khuôn cát là một phương háp đã xuất hiện từ lâu, nhưng cho tới ngày nay, công nghệ này vẫn còn chiếm vị trí quan trọng trong kỹ nghệ đúc Khoảng 90% sản lượng vật đúc trên thế giới được sản xuất bằng khuôn cát, phần còn lại do khuôn kim loại và các dạng đúc đặc biệt khác Khuôn cát được sử dụng nhiều vì dễ chế tạo, rẻ, vốn đầu tư ít Hơn nữa, phương pháp đúc bằng khuôn cát có thể dùng

để đúc vật nhỏ từ 10g cho đến vật lớn có khối lượng hàng trăm tấn, có thể dùng đúc bất kỳ hợp kim nào như: thép, gang, đồng, hợp kim nhôm, hợp kim niken, magie…

PHẦN I PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

Trang 3

I.1 Quá trình sản xuất đúc trong khuôn cát

Quá trình sản xuất đúc mà điển hình là đúc trong khuôn cát diễn ra theo sơ đồ như trên hình sau đây.

Trang 4

1) Hỗn hợp làm khuôn và lõi

Hỗn hợp làm khuôn (cát khuôn), và hỗn hợp làm lõi(cát lõi) gồm: cát, đất sét, chất dính kết, chất phụ, nước…

- Loại hỗn hợp cũ(cát cũ): đã dùng để làm khuôn một hoặc nhiều lần.

- Loại hỗn hợp mới(cát mới): mới phối trộn.

- Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi ảnh hưởng lớn đến chất lượng vật đúc.

2) Yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn và làm lõi

Trang 5

- Cát: Thành phần chủ yếu là SiO2, còn gọi là thạch anh, ngoài ra còn có lẫn một ít sét

và các tạp chất như Al2O3, Fe2O3.

- Đất sét: Thành phần chủ yếu của sét là cao lanh mAl2O3, nSiO2.H2O, ngoài ra còn một số tạp chất khác như CaCO3, Fe2O3, Na2CO3.

- Chất dính kết: là những chất đưa vào hỗn hợp để tăng độ dỏe và độ bền hỗn hợp

* Yêu cầu đối với chất dính kết:

• Khi trộn vào hỗn hợp phải phân bố đều.

• Không dính hỗn hợp vào mẫu, vào lõi.

• Khô nhanh khi sấy và không sinh khí nhiều khi rót khuôn.

• Tăng độ dẻo, độ bền, tính bền nhiệt cho khuôn.

• Dễ phá khuôn, lõi.

• Rẻ, dễ kiễm không độc hại.

Trang 6

Hình 1: Lắp nửa hòm khuôn

( nguồn: www.meslab.org )

Trang 7

Hình 2: Tạo lớp cát áo để dễ rút mẫu.

Trang 8

Hình 3: Tạo lớp cát đệm xung quanh mẫu (đây lớp hỗn hợp làm khuôn với cát có độ mịn cao để dễ in hình vật đúc)

Trang 9

Hình 4: Đầm cát.

Trang 10

Hình 5: Gạt bỏ phần cát thừa

Trang 11

Hình 6: Lật khuôn

Trang 12

Hình 7: Ráp nửa khuôn còn lại (Chú ý chốt định vị)

Trang 13

Hình 8: Định vị hệ thống cấp kim loại lỏng (hệ thống rót, đậu ngót)

và thoát khí (đậu hơi).

Trang 14

Hình 9: Khuôn sau khi thực hiện lại các bước từ Hình 2 đến Hình 5

Trang 15

Hình 10: Tạo rãnh dẫn

Trang 16

Hình 11: Rút mẫu

Trang 17

Hình 12: Ráp 2 nửa khuôn

Trang 18

Trang 19

Hình 13: Rót kim loại lỏng vào khuôn

Trang 20

Hình 14: Phá dỡ khuôn được vật đúc

Trang 21

I - KHÁI NIỆM VỀ GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC :

Gia công kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại rắn ở nhiệt độ cao (nóng) hay nhiệt độ thấp (nguội) với cường độ lực vượt quá giới hạn đàn hồi của kim loại để làm thay đổi hình dáng của vật thể mà không phá hủy tính liên tục và tính bền của kim loại.

Phương pháp gia công bằng áp lực trong thực tế sản xuất

không những sử dụng để gia công các sản phẩm bằng kim loại mà còn dùng để gia công các vật liệu khác như : gốm, sứ, chất dẻo, cao su …Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu phạm vi gia công kim loại gọi tắt là gia công áp lực và đặc biệt là

phương pháp chế tạo phôi bằng rèn dập.

Trang 22

*So với đúc, chế tạo phôi bằng rèn dập có ưu điểm sau:

- Biến dạng kim loại ở thể rắn có khả năng khử được các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co làm cho tổ chức kim loại mịn chặt, cơ tính của sản phẩm cao

- Có khả năng biến tổ chức hạt trong kim loại thành tổ chức thớ, có khả

năng tạo được các tổ chức thớ uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính của sản phẩm

- Chất lượng cơ lý lớp bề mặt sản phẩm tốt, độ bóng, độ chính xác của các chi tiết rèn dập cao hơn ở các chi tiết đúc

- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa, gia công có năng suất cao nên giá thành hạ

Trang 23

* Tuy nhiên so với đúc rèn dập có những hạn chế sau:

- Không gia công được các chi tiết phức tạp như đúc

- Không rèn dập được các chi tiết quá lớn Với những chi tiết quá lớn ( như trục tuốc bin ) người ta kết hợp rèn và hàn để tạo phôi

- Các hợp kim sử dụng trong rèn dập hạn chế hơn so với đúc, không rèn dập được các kim loại dòn

II – ĐẶC ĐIỂM

* So với gia công cắt gọt, rèn dập có những đặc điểm sau:

- Năng suất cao, phế liệu ít, tiết kiệm nguyên vật liệu nên giá thành hạ

- Có khả năng tạo tổ chức thớ tăng tính chịu lực cho sản phẩm, còn gia công cắt gọt thì cắt đứt thớ, làm mất tính liên tục của thớ, làm giảm khả năng chịu lực của sản phẩm

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt của sản phẩm rèn dập thấp hơn ở sản phẩm gia công cắt gọt, vật liệu cũng hạn chế hơn

Trang 24

Rèn dập là những phương pháp cơ bản để chế tạo phôi cho gia công cắt gọt, những chi tiết quan trọng cần chịu lực lớn thường phải qua rèn dập Ngành rèn dập không thể thiếu được trong công nghiệp cơ khí, ngày nay đang phát triển mạnh theo các hướng:

- Nâng cao độ chính xác và độ bóng của sản phẩm nhằm đạt tới không cần qua gia công cơ khí

- Ứng dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến để mở rộng khả năng gia

công và nâng cao chất lượng sản phẩm

- Chế tạo thiết bị có công suất lớn để có thể gia công được các chi tiết có khốilượng và kích thước lớn

- Cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất để nâng cao năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm

PHẦN II

CỞ SỞ LÝ THUYẾT GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP

LỰC

II – ĐẶC ĐIỂM

Trang 25

III – PHÂN LOAI:

Các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực cơ bản có cán, kéo, ép, rèn tự do, rèn khuôn, dập tấm, miết, gò Ở trạng thái nguội người ta thường dùng các phương pháp kéo dây , dập tấm, dập nguội thể tích, cán nguội, miết, gò đối với các kim loại mềm Đối với thép với các sản phẩm có khối lượng lớn hay chiều dày lớn thường dùng cán nóng, rèn khuôn, rèn tự do, ép chảy

Cán: là phương pháp biến

dạng kim loại giữa hai trục quay

của máy cán, phôi biến dạng và di

chuyển nhờ sự quay liên tục của

trục cán và ma sát giữa trục cán

với phôi

Trang 26

PHẦN II

LỰC III – PHÂN LOẠI:

Kéo: là kéo dài phôi qua khuôn kéo,

lỗ khuôn có hình dáng và kích thước nhỏ

hơn tiết diện phôi (hình 2-1b) Kéo có

đặc điểm là bề mặt sản phẩm nhẵn bóng,

độ chính xác cao Kéo có kéo dây, kéo

ống ,kéo thỏi với chiều dài không hạn

chế

Ép: là phương pháp chế tạo các thỏi

hoặc ống thường bằng kim loại màu và

hợp kim của chúng Kim loại sau khi

nung cho vào khuôn ép, dưới tác dụng

của chày ép kim loại chui qua lỗ khuôn

ép có hình dạng và kích thước chi tiết

cần chế tạo

Trang 27

III – PHÂN LOẠI:

Rèn tự do: là phương pháp biến

dạng kim loại dưới tác dụng lực đập của

đầu búa hoặc lực ép của máy ép.Vì

không dùng khuôn nên kim loại biến

dạng không bị hạn chế bởi lòng khuôn

Rèn khuôn hay dập nóng thể tích: là

phương pháp biến dạng kim loại trong lòng

khuôn có kích thước và hình dạng của chi

tiết cần chế tạo (dưới tác dụng của lực của

đầu búa hay đầu máy ép) Rèn tự do hường

dùng để sản xuất đơn chiếc, dùng trong sửa

chữa còn rèn khuôn thường dùng cho sản

xuất hàng loạt

Trang 28

PHẦN II

LỰC III – PHÂN LOẠI:

Dập tấm: là phương pháp chế tạo chi

tiết từ phôi có dạng tấm (hình 2-1g) Dập

tấm có thể thực hiện ở trạng thái nóng

hoặc nguội nhưng ở dạng nguội thông dụng

hơn nên thường được gọi là dập nguội

Miết hay còn gọi là tiện dựng: là

phương pháp chế tạo chi tiết có dạng hình

tròn xoay từ kim loại tấm mỏng Miết có thể

dùng thay thế các phương pháp dập tấm mà

sau khi dập tấm phải tóp miệng, viền mép,

uốn vành … Miết là phương pháp bán cơ khí

vì phải dùng lực biến dạng bằng lực tay hoặc

vừa lực máy vừa lực tay

Trang 29

Gò: làphương pháp biến dạng nguội kim loại chủ yếu ở dạng tấm hoặc thanh

bằng các quy trình biến dạng dẻo để tạo hình dạng mong muốn, sau đó sử dụng các loại mối ghép tháo được hoặc không tháo được (hàn, tán đinh, ghép mí…) để kết nối các bộ phận thành sản phẩm hoàn chỉnh Gò có năng suất rất thấp nên chỉ dùng trong sản xuất nhỏ, sửa chữa, nhưng ưu điểm của gò là có thể chế tạo các sản phẩm có hình dáng phức tạp bất kỳ Trong ngành sửa chữa ôtô, nghề làm đồng là kết hợp giữa công nghệ gò và công nghệ hàn

III – PHÂN LOẠI:

Các công nghệ cán, kéo dây, ép ống, ép thỏi thường được sử dụng trong các nhà máy liên hợp luyện kim, còn các công nghệ rèn tự do, rèn khuôn, dập nguội thường được dùng trong các nhà máy cơ khí

Số lượng các chi tiết máy được gia công bằng các phương pháp rèn và dập trong ngành chế tạo ôtô hiện đại chiếm 85%, trong ngành chế tạo radio, tivi,

máy móc điện tử chiếm 80%, còn trong ngành chế tạo đồ dùng gia đình hầu như chiếm 100%

Trang 30

IV- CÁC HÌNH THỨC GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

PHẦN II

LỰC

1 Gia công nóng:

Là hình thức gia công áp lực thực hiện ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại

Tg.c nóng > TKTL [ thực tế T g.c nóng = (0,7 ÷ 0.9)Tchảy]

Tg.c nóng : Nhi t đ gia công nóngệt độ gia công nóng ộ gia công nóng

TKTL : Nhi t đ k t tinh l iệt độ gia công nóng ộ gia công nóng ết tinh lại ại

Tchảy : Nhi t đ nóngệt độ gia công nóng ộ gia công nóng ch yảyTrong thực tế khi gia công nóng, nhiệt độ kết thúc gia công bao giờ cũng lấy cao hơn nhiệt độ kết tinh lại lý thuyết một ít để quá trình kết

tinh lại xảy ra hoàn toàn

Trang 31

Trang 32

PHẦN II

LỰC IV- CÁC HÌNH THỨC GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

* Gia công nóng có các ưu điểm sau:

- Do tính dẻo luôn luôn được phục hồi trong quá trình biến dạng nên có thể biến dạng kim loại với lượng lớn trong một lần nung (có thể lớn hơn 1000%)

- Do kim loại ở trạng thái dẻo cao nên lực gia công bé, dễ gia công Nhiều kim loại ở nhiệt độ thường khó gia công, chỉ dễ gia công ở trạng thái nóng như Zn, W…

- Trong quá trình gia công các vết nứt, rỗ bên trong được hàn lại, mật độ kim loại tăng, do đó cơ tính tăng

- Gia công nóng có kèm theo quá trình hồi phục và kết tinh lại nên sau khi gia công kim loại được hồi phục tính dẻo, không bị biến cứng, phục hồi cơ lý hóa tính Sau khi gia công nóng do tính dẻo kim loại được phục hồi, nên rất thuận lợi cho gia công cắt gọt tiếp tục

Trang 33

*Nhược điểm của gia công nóng là:

- Tốn năng lượng để nung nóng kim loại.

- Ở trạng thái nóng khó gia công những chi tiết nhỏ và mỏng (có đường kính và

chiều dày < 2 mm) vì dễ cháy hỏng Khi nung ở nhiệt độ cao dễ bị ôxy hóa bề mặt tạo nên lớp vảy ôxýt làm cho độ bóng, độ chính xác gia công thấp, chất lượng lớp bề mặt vật gia công kém Sự ôxy hóa và nung bị cháy bề mặt kim loại làm cho vật gia công bị hao hụt kích thước Sau khi gia công , kim loại co lại nên độ chính xác về kích thước không cao Ngoài ra khi gia công nóng thép, lớp các bon ở bề mặt ngoài dễ bị cháy hao và khuếch tán ra bên ngoài, làm cho thành phần C ở lớp ngoài giảm

đi, độ bền và độ cứng lớp mặt ngoài của sản phẩm kém đi.

- Khi gia công ở trạng thái nóng, nếu ngừng gia công ở nhiệt độ cao, tốc độ làm

nguội vật gia công quá lớn dễ gây biến dạng, cong vênh hoặc nứt nẻ.

- Một số kim loại và hợp kim có tính dòn nóng khó gia công ở nhiệt độ cao Ví dụ: Thép có chứa nhiều S bị dòn nóng, dễ nứt khi gia công nóng.

Trang 34

PHẦN II

LỰC IV- CÁC HÌNH THỨC GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

2 Gia công ngu i ội :

Gia công nguội là hình thức gia công áp lực ở nhiệt độ mà tại đó không xảy ra quá trình kết tinh lại

Tg.c nguội < TKTLSau khi biến dạng nguội tổ chức kim loại thường có dạng thớ, tính chất kim loại mang tính có hướng nghĩa là tính chất khác nhau theo các

hướng khác nhau Phương pháp gia công nguội thường dùng để gia công

các tấm mỏng, kéo dây, kéo ống

*Đặc điểm của gia công nguội:

- Gia công nguội đạt độ chính xác, độ bóng và chất lượng bề mặt cao hơn gia công nóng

- Gia công nguội kim loại không bị ôxy hóa, không bị cháy nên không hao phí kim loại, vật gia công không bị hao hụt kích thước

Trang 35

2 Gia công ngu i ội :

*Đặc điểm của gia công nguội:

- Gia công thép mặt ngoài không bị thoát cácbon, tổ chức dễ bị vỡ vụn, hạt nhỏ nên cơ tính tốt

- Gia công nguội, kim loại dễ bị biến cứng, tính dẻo giảm, trở lực biến dạng tăng nên tốn lực và công biến dạng Nếu mức độ biến dạng càng tăng thì biến cứng càng nhiều, tiếp tục gia công vật gia công dễ bi nứt nẻ Muốn phục hồi tính dẻo cần phải nung nóng (cần phải mang ủ)

Trang 36

BÀI THUYẾT TRÌNH

KẾT THÚC

Cảm ơn thầy và các bạn đã theo

dõi !

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	647,63 KB