ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LUYỆN KIM ĐÚC

• Sản phẩm yêu cầu số lượng nhỏ 50-100 chi tiết, kích thước nhỏ, hình dạngđơn giản dễ chế tạo mẫu,không đòi hỏi nhiều về độ bóng bề mặt sau khi đúcnhưng phải gia công sau khi đúc,chi tiế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU -o0o -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ LUYỆN

MỤC LỤC

Chương 1: Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc……….1

1 Đọc bản vẽ chi tiết cần đúc (quan sát chi tiết đúc) ……….…… 1

2 Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc ……… 1

3 Nghiên cứu vật liệu và yêu cầu cơ, lý, hóa tính của chi tiết……… 1

4 Nghiên cứu cách gia công và vị trí gá lắp khi gia công chi tiết ………… 2

5.Lựa chọn loại hình sản xuất đúc……… 2

6 Điều chỉnh kết cấu và chọn phương pháp đúc……… 2

Chương 2: Lập bản vẽ vật đúc (hay bản vẽ phôi đúc)……… 3

1 Lựa chọn mặt phân khuôn – phân mẫu……… 3

2 Chọn vị trí vật đúc trong khuôn có 2 phương án………3

3 Vị trí mẫu trong khuôn………3

4 Lựa chọn sơ bộ kích thước hòm khuôn……… 5

Chương 3 Thiết kế bản vẽ công nghệ đúc………6

1 Thiết kế ruột ……… 7

2 Thiết kế hệ thống rót……… 8

3 Thiết kế hệ thống bù ngót bù co ,vật làm nguội ……… 11

Chương 9 Lập quy trình công nghệ nấu luyện ……….13

1 Lập quy trình nấu luyện………17

2 Lò nấu hợp kim đúc……… 18

3 Nguyên liệu dùng trong nấu gang……….18

4 Tính phối liệu để nấu GX15-32………19

CHƯƠNG 1: Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc

1 Đọc bản vẽ chi tiết cần đúc (quan sát chi tiết đúc)

• Đây là chi tiết tay quay,được dùng nhiều trong các máy tiện,máy may cơ,máy trộn bê-tông ,như một chi tiết dẫn động ban đầu

2 Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc

• Tay quay làm việc ở điều kiện chịu mômen xoắn và yêu cầu lỗ trục khớp với trục chính của các máy Làm việc ở điều kiện bình thường không cần độchính xác cao

3 Nghiên cứu vật liệu và yêu cầu cơ, lý, hóa tính của chi tiết :

4 Nghiên cứu cách gia công và vị trí gá lắp khi gia công chi tiết (chọn mặt chuẩn gia công)

• Sau khi lắp ráp tay cầm,mặt ngoài mạ Crôm và cần đánh bóng ,những mặt không gia công phải phun cát và đánh bóng và cần phải gia công lỗ trục chính và lỗ gắn tay cầm

5 Lựa chọn loại hình sản xuất đúc.

• Sản phẩm yêu cầu số lượng nhỏ (50-100 chi tiết), kích thước nhỏ, hình dạngđơn giản dễ chế tạo mẫu,không đòi hỏi nhiều về độ bóng bề mặt sau khi đúcnhưng phải gia công sau khi đúc,chi tiết là tay quay không đòi hỏi cao về chất lượng vật đúc nên chọn khuôn cát tươi chi phí thấp, giảm chi phí giá thành sản phẩm

• Do số lượng nhỏ nên ta làm khuôn bằng tay

6 Điều chỉnh kết cấu và chọn phương pháp đúc

• Do sản xuất số lượng nhỏ nên bỏ qua phần dán logo

• Đúc khuôn cát xén

• Cái lỗ để gắn tay cầm không đúc nhưng sẽ được gia công sau khi đúc

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

1 Lựa chọn mặt phân khuôn – phân mẫu:

Hình 1 : Mặt phân khuôn

2 Chọn vị trí vật đúc trong khuôn có 2 phương án :

a.Phương án 1:

1.Ưu điểm : Toàn bộ vật đúc gần như nằm hoàn toàn ở hòm khuôn dưới Sau khi

đúc vật đúc ít bị bọng cát, chi tiết ít sai lệnh do lắp ráp khuôn, giảm lượng gia công, tiết kiệm vật liệu, chi tiết xếp chặt và độ chính xác cao Phần quan trọng của tay quay là lỗ trục nên phần này được đặt phía dưới là hợp lý

2 Nhược điểm: Nếu chi tiết sử dụng ụ cát thì ụ cát nằm ở phía trên có chiều cao

lớn dễ sai lệnh chi tiết khi chế tạo khuôn.

Hình 2 : Phương án 1 lựa chọn vị trí vật đúc trong khuôn.

b.Phương án 2:

1.Ưu điểm: Phần lớn vật đúc nằm ở hòm khuôn trên, thuận lợi cho việc đặt ụ cát.

Tiết kiêm thời gian chế tạo ruột và láp ráp ruột Phần mỏng vật đúc, và phần rộng vật đúc nằm ở phía dưới thuận lợi quá trình đông đặc có hướng

2.Nhược điểm: cách bố trí này sẽ dễ bị bọng cát, lượng dư gia công lớn, chi tiết

không được xếp chặt Nhất là phần lỗ trục cần gia công cơ khí và phần quan trọng của tay quay không nên nằm ở phía trên

Hình 3 : Phương án 2 lựa chọn vị trí vật đúc trong khuôn.

3 Vị trí mẫu trong khuôn:

*Phương pháp làm khuôn cát xén:Cũng là làm trong hai hòm khuôn nhưng mẫu

nguyên thành một khối do đó phải xén bớt phần khuôn cát ở dưới cản trở việc rút mẫu

ở khuôn dưới,do đó mặt phân khuôn là mặt bậc hoặc cong

a.Tính toán lượng dư:

• Khối lượng : M≈ 2,3 Kg

• Kích thước lớn nhất: 200 mm

• Thể tích của vật đúc là V =0.33 dm3

• Khối lượng riêng ≈ 7.11 kg/dm3

b.Lượng dư gia công:

• Vật đúc làm khuôn bằng tay,sản xuất đơn chiếc cấp chính xác là cấp 3( Tra cứu bảng 10 trang 77- Thiết Kế Đúc-Nguyễn Xuân Bông).

• Kích thướt choáng chỗ lớn nhất là: 200 mm

• Lượng dư với các khoảng kích thước danh nghĩa ở bề mặt gia công ≤ 50mm

• Phía trên: 5mm Phía dưới, phía bên: 4mm( Tra cứu bảng 19 trang 83- Thiết KếĐúc-Nguyễn Xuân Bông)

c.Lượng trừ co: (bảng 23 trang 90 - Thiết Kế Đúc-Nguyễn Xuân Bông)

• Do hợp kim đúc sử dụng là gang xám, vật đúc nhỏ

• Co theo chiều dài là 0.9% bị cản co và 1% co tự do

d.Lượng dư công nghệ:

• Lượng dư âm trên mẫu : 1 mm (Tra trong bảng 27 trang 96 sách Thiết Kế Đúc

- Nguyễn Xuân Bông) vì chỗ thành dày vật đúc : 15-20 mm và khối lượng vật đúc ≤ 50 kg

• Lượng dư xiên thành α = 1ᵒ30’

Hình 4 : Thông số về lượng dư

4 Lựa chọn sơ bộ kích thước hòm khuôn

• Lựa chọn kích thước hòm khuôn

• Số lượng vật đúc trong khuôn là 2 vì vật đúc tương đối nhỏ

• Chọn kích thước hòm khuôn như sau ( tra hình 2.122/276 sách Thiết kế đúc –Nguyễn Xuân Bông )

• Chiều dài L = 800mm

• Chiều rộng B=500mm

• Chiều cao hòm khuôn trên HT=40mm

• Chiều cao hòm khuôn dưới HD=120mm

- Chất sơn khuôn: sơn vào bề mặt của tăng độ bóng bề mặt, bền nhiệt và chịu nhiệt

- Chất phụ: là những chất đưa vào để tăng tính lún, tính thông khí, tăng độ bóng

bề mặt khuôn, thao và tăng khả năng tính chịu nhiệt của hỗn hợp

Kí hiệu hòm khuôn

Hình 5 : Kích thước tính toán hòm khuôn.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢN VẼ CÔNG NGHỆ ĐÚC

1.Thiết kế ruột

- Yêu cầu ruột đơn giản ,dễ làm ,đảm bảo độ thông hơi ,độ thông khí của ruột ,chịu được trọng lượng bản than ruột và lực tác dụng kim loại lỏng lên ruột

- Số lượng : 1 ruột cho mỗi vật đúc

- Kiểu đặt ruột : ruột thẳng đứng hai đầu

a.Chiều cao h và h 1 của đầu gác ruột dưới và đầu gác ruột trên

- Kích thước d của ruột : 22mm ( <25mm)

- Chiều dài L của ruột : 39 mm ( <50mm)

- Chiều cao của đầu gác ruột dưới : 20mm

- Chiều cao của đầu gác ruột trên : 15mm

2.Thiết kế hệ thống rót

a.Nguyên tắc bố trí hệ thống rót

- Dòng kim loại chảy êm đều ,liên tục

- Khối lượng bé ,ít chiếm chỗ

- Bảo đảm ngăn không cho xỉ và tạp chất khác lẫn vào vật đúc cùng kim loại

- Tuy nhiên do KLL là gang nên cần lưu ý thêm : bảo đảm dòng KLL chảy tầng trong rãnh ,nên thay rãnh lớn bằng nhiều rãnh bé ; tránh xỉ bẩn cuốn vào hệ thống rót ,các thành phần của hệ thống rót nên làm nhỏ dần

 Từ cấu tạo vật đúc cho đến những nhận xét trên ,ta chọn hệ thống rót dẫn bên hông để đảm bảo dòng chảy êm ,đều

b.Khối lượng vật đúc và khối lượng hệ thống đậu ngót,hệ thống rót là:

d.Xác định tiết diện chỗ hẹp nhất của hệ thống rót :

- µ : hệ số trở lực chung của khuôn

- htb : cột áp suất thuỷ tĩnh trung bình của kim loại (cm)

• Dựa vào bảng 2.26a tra các kich thước của phễu rót:

Đường kính ống rót(mm)

Kích thước (mm)

Dung tích phễu (cm3)

• Tiết diện rãnh dẫn : Fmin = = 2.4 cm2

• Diện tích của 1 rãnh dẫn F = Fmin / 2 = 2.4 cm2

• Tra bảng 2.26 sách Đồ án Thiết kế Công Nghệ và Thiết bị Luyện Kim chọn rãnh dẫn là hình thang cao kích thước h=8mm, a=15mm, b=12mm

a.Phân tích nút nhiệt của vật đúc

• Đậu ngót được dùng để bổ ngót cho vật đúc bằng cách kéo nút nhiệt ra khỏi vậtđúc ,vào đậu ngót để tránh các khuyết tật như lõm co ,vật đúc không điền đầy

k = +

Trong đó:

Hình 11 : Các thông số của đậu ngót hở.

CHƯƠNG 9 NẤU LUYỆN HỢP KIM ĐÚC

1.Lập quy trình nấu luyện:

Hình 12 : Quy trình công nghệ nấu hợp kim đúc.

Hh làm lõi Hộp lõi

Mẫu đúc Hỗn hợp cát

Xử lí liệu

Đánh giá liệu

Sấy lõi Lắp ráp khuôn ,lõi

Nạp liệu Cân liệu

Chế độ điện Nấu chảy

Thành phẩm

t í c h

l ò

k g

Kích thước cuộn cảm ứng

Kích thước nồi lò mm

Chi ề u

c a o

m m

Đư ờ n g

k í n h

t r o n g

m m

Độ d à y

đ á y

Chi ề u

s â u

Độ dày tường Trê

n Dư ớ

i

3.Nguyên liệu dùng trong nấu gang:

-Gang thỏi:có các loại gang thỏi từ GD0 đến GD5,tùy theo yêu cầu và cơ tính của từng khu mỏ mà người ta còn sản xuất một số loại gang thỏi đặc biệt-Sắt thép vụn:có thể dùng sắt thép vụn để phối liệu khi nấu gang,trong thực tế thường dùng các loại đầu thừa của thép khi đột dập hay hàn cắt,những tấm thép có chiều dày trên 5mm thì cho trực tiếp vào lò còn các thép tấm thép lá mỏng là phế liệu của các nhà máy sản xuất máy biến thế thì được đóng bánh

-Phế liệu đúc:là đậu ngót,hệ thống rót,đậu hơi,ba via và những phế phẩm sau khi đúc chúng cong được gọi là hồi liệu

-Các loại ferro:dùng để điều chỉnh thành phần hợp kim,có hai loại là ferro lò điện và ferro lò cao.Ferro lò cao thường chứa lượng nguyên tố hợp kim thấp nên dùng để điều chỉnh thành phần bằng cách nạp trực tiếp vào lò cùng các nguyên liệu,ferro lo điện thường sạch hơn nên dùng làm các nguyên tố biến tính

-Kim loại sạch như Cu,Ni thường dùng làm nguyên tố hợp kim

-Các loại muối hoặc phụ gia tạo xỉ:như đá vôi CaCO3 là chất trợ dung hay dùng nhất,huỳnh thạch CaF2 làm xỉ nhanh loãng nhưng dễ ăn mòn tường lò,đất đèn CaC2 dùng khử lưu huỳnh và tăng nhiệt độ cho gang lỏng.-Nấu gang trong lò điện thì mẻ liệu chỉ gồm kim loại,chất trợ dung và ferro

-Dưới đây là bảng thành phần gang đúc Việt Nam:

3,26-đến0,5

0,51đến1,0

1,01đế1,5

đến 0,1 0,11

đến0,3

0,31đến0,7

0,7 đến1,20,02 0,03 0,04

3,6-4,1

3,25

2,76-0,02 0,03 0,04

3,7-4,2

2,75

2,26-0,03 0,04 0,05

3,8-4,3

2,25

1,76-0,03 0,04 0,05

3,9-4,4

1,75

1,26-0,04 0,05 0,06

4.Tính phối liệu để nấu GX15-32:

Mác có thành phần: Si = 2.2%, Mn = 0.65%, biết rằng trong lò cảm ứng Si cháy hao khoảng 10-12% (ta chọn 11%), Mn cháy hao khoảng 5%, dùng bốn loại vật liệu có thành phần như sau:

Mẻ liệu kim loại là 100kg: GD1= x ; GD2 = y ; GM1 = z

Dùng 35kg hồi liệu Như vậy:

-Như vậy mẻ liệu sẽ bao gồm: 7,22 kg gang đúc GD1; 52,45kg gang đúc GD2; 5,34kg gang GM1 và 35kg hồi liệu.

*Lưu ý:

-Lựa chọn bổ sung % các nguyên tố C,Si,Mn thiếu bằng fero mangan (FeMn) cacbon cao và fero silic (FeSi) cacbon cao ,nếu thành phần %C còn thiếu thì bổ sung thêm bằng than hoạt tính

5.Thứ tự chất liệu vào lò:

-Sát đáy lò nên chất lớp liệu kim loại vụn và mỏng Tiếp theo là liệu vừa ,còn liệu khó chảy và cục to nên chất sát tường lò và vùng nóng nhất ,các liệu vụn sẽ được điền đầy khe hở giữa những liệu lớn và trung bình

-Ở giai đoạn nấu chảy :sau khi chất liệu xong người ta đưa điện vào lò

-Tinh luyện : để khử oxy thì thường đưa vào lò 1.5-2% FeMn và FeSi,khử oxy lần cuối có thể cho Al vào lò ngay trước lúc ra gang Mức độ cháy hao nguyên tố hợp kim trong lò cảm ứng được cho như bảng 8.5 sách luyện thép lò điện

Tài liệu tham khảo :

[1] Nguyễn Xuân Bông , Phạm Quang Lộc ,Thiết kế đúc ,Nhà xuất bản Khoa Học và