Huong dan thiet ke cong nghe ducp1

Phần 1: Hướng dẫn thiết kế công nghệ đúc Phần 2: Hướng dẫn thiết kế công nghệ rèn tự do Phần 3: Hướng dẫn thiết kế công nghệ dập thể tích trên máy búa Phần 4: Hướng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy

Lời nói đầu

Nằm trong chơng trình đào tạo đại học ngành cơ khí của trờng đạihọc kỹ thuật công nghiệp Kỹ thuật chế tạo máy là môn học kỹ thuật cơ sởgiới thiệu các phơng pháp chế tạo phôi và các chi tiết máy dùng trong ngànhchế tạo máy và nhiều ngành khác của nền kinh tế quốc dân Môn học cungcấp những kiến thức cơ bản về các quá trình sản xuất đúc, hàn và rèndập, hớng dẫn cách thiết kế công nghệ và chọn dụng cụ, thiết bị để thựchiện các quá trình công nghệ đó

Để thực hiện đợc mục tiêu nêu trên của môn học, gắn học với hành, cùngvới việc tiếp nhận các kiến thức qua chơng trình học học tập lý thuyếttheo các giáo trình môn học, ngời học còn phải thực hiện các bài thínghiệm và các bài tập thực hành Tài liệu bài tập môn học kỹ thuật chế tạomáy này giúp cho ngời học có cơ sở và điều kiện thuận lợi để thực hiện

đợc các bài tập môn học đợc giao trong quá trình học tập, giúp ngời họclàm quen và có khả năng thiết kế công nghệ chế tạo các loại phôi và chitiết máy có kết cấu tơng đối đơn giản

Tài liệu đợc một tập thể giảng viên của bộ môn Công nghệ kim loại biênsoạn, do PTS Lê Cao Thăng làm chủ biên Phân công biên soạn nh sau:

Phần I: Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc

Mục A, B và C – PTS Lê Cao ThăngMục D – GV Bùi Ngọc Trân

Phần II: Hớng dẫn thiết kế công nghệ rèn tự do

GV Vũ Đình TrungPhần III: Hớng dẫn thiết kế công nghệ dập thể tích trên máy búa

PTS Lê Cao ThăngPhần IV: Hớng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy

GV Phạm Việt Bình

Để thuận tiện cho việc sử dụng, mỗi phần đợc in thành một tập riêng.Các tác giả mong những tập tài liệu này sẽ giúp ích cho sinh viên trongquá trình học tập tại trờng Tài liệu cũng có thể dùng để tham khảo chocác bạn đồng nghiệp, các kỹ s trong công tác kỹ thuật

Những ý kiến đóng góp để hiệu chỉnh, bổ sung nâng cao chất lợngcho những lần xuất bản sau xin gửi về địa chỉ:

Bộ môn Công nghệ kim loại, khoa Cơ khí, trờng Đại học kỹ thuật côngnghiệp Thái Nguyên

1

Phần I – hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc

Đề bài:

Thiết kế công nghệ đúc chi tiết (đợc chỉ định theo bản vẽ đề bàisố ) với các điều kiện sản xuất nhỏ, mẫu gỗ, làm khuôn cát bằng tay Vậtliệu chi tiết và vật liệu mẻ kim loại đợc chỉ định theo số đầu đề bài tập.Nhiệm vụ cụ thể:

c) Thuyết minh quá trình làm khuôn

d) Các tính toán: Hệ thống rót, ngót, hơi, mẻ liệu kim loại, lực đèkhuôn

a Hớng dẫn thực hiện bài tập thiết kế công nghệ đúc

Dới đây hớng dẫn trình tự các bớc tiến hành để làm một bài tập thiết

kế công nghệ đúc, chủ yếu dùcho phơng pháp làm khuôn bằng tay để

đúc vật đúc gang xám

I Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc, phân tích tính công nghệ của nó,

đề xuất những kiến nghị sửa đổi hình dạng, kết cấu

cho phù hợp với khả năng của sản xuất đúcKhi thiết kế công nghệ một chi tiết đúc ta phải nghiên cứu bản vẽ chitiết đúc để hiểu hình dáng, kích thớc, điều kiện làm việc, vị trí của chitiết trong máy, đặc điểm của vật liệu chế tạo chi tiết cũng nh yêu cầu vềcơ lý tính của toàn bộ chi tiết, của từng phần chi tiết, cách gia công chitiết sau này v.v Tìm hiểu càng đầy đủ thì bản thiết kế công nghệcàng có chất lợng tốt, sản phẩm đúc ra sẽ đạt đợc hiệu quả kinh tế cao, vật

đúc ít bị h hỏng

1 Đọc bản vẽ chi tiết đúc:

Muốn hình dung đợc chi tiết phải đọc kỹ bản vẽ Đó là đòi hỏi trớc tiên

đối với ngời thiết kế công nghệ đúc Khi hình dung đợc chi tiết đúc mộtcách đầy đủ mới có điều kiện để chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn,thiết kế lõi, đậu ngót và hệ thống rót, vật làm nguội, lợng d gia công và l-ợng d công nghệ một cách thích hợp nhất đối với quy mô sản xuất và trangthiết bị hiện có của phân xởng

2 tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết :

Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc để có thể đề ra cácbiện pháp thích hợp trong quá trình chế tạo vật đúc Ví dụ khi đúc cácthân máy công cụ, các sống trợt là bộ phận rất quan trọng không cho phép

có khuyết tật đúc thì phải đặt phần này nằm ở khuôn dới v.v

2

3 nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo

và yêu cầu về cơ lý tính của chi tiết :

Mỗi hợp kim đúc đều có đặc điểm riêng về tính đúc, do đó khithiết kế công nghệ cần phải chú ý để có biện phám công nghệ thích ứng(ví dụ để lợng trừ co ở mẫu khác nhau tơng ứng với mỗi hợp kim đúc; Chú ýthiết kế hệ thống rót có khả năng điền đầy vật đúc đối với các hợp kim có

độ chảy loãng kém; Có biện pháp chống nứt vật đúc đối với các hợp kimtruyền nhiệt kém) Dùng phơng pháp đúc đạt độ chính xác cao để đảmbảo kích thớc của chi tiết đúc ra đáp ứng đợc đúng yêu cầu của bản vẽ màkhông cần gia công cơ khí với các hợp kim khó gia công cơ khí nh thépchịu mài mòn (thép mangan cao), thép chịu axit (thép silic)

4 tìm hiểu cách gia công chi tiết, vị trí gá lắp

của chi tiết trong khi gia công cơ khí

Những hiểu biết về cách gia công, vị trí gá lắp chi tiết khi gia côngcơ khí sẽ giúp cho ngời thiết kế công nghệ đúc trong việc chon mặtphân mẫu, ráp khuôn, quy định các lợng d công nghệ đợc hợp lý, chínhxác, cũng nh tạo điều kiện cho việc gia công cơ khí đợc thuận lợi, chi phígia công ít và ít bị sai hỏng

5 Đề xuất ý kiến để sửa đổi hình dáng, kết cấu chi tiết đúc

Sau khi đã đọc bản vẽ chi tiết đúc, tìm hiểu điều kiện làm việc,

đặc điểm của vật liệu, cách gia công cơ khí sau khi đúc nếu thấy cóphần nào của chi tiết có hình dang và kết cấu không hợp lý (không đảmbảo cho quá trình đúc và quá trình gia công cơ khí tiếp theo đợc thuậnlợi, hoặc không đảm bảo đợc chất lợng vật đúc ) thì ngời thiết kế côngnghệ đúc cần thảo luận và đề xuất với ngời thiết kế chi tiết đúc và ngờithiết kế gá lắp gia công cơ khí (trong phạm vi sinh viên thực hiện bài tập

đúc thì đó là sự thảo luận và đề xuất ý kiến của sinh viên với giáo viên ớng dẫn) sự thay đổi hình dáng và kết cấu của chi tiết đúc cho phù hợp vớikhả năng sản xuất Mọi sự thay đổi hình dáng và kết cấu chi tiết đúc chophù hợp với công nghệ đúc không đợc làm ảnh hởng tới khả năng làm việccủa nó

h-II Thiết kế vật đúc

1 Chọn vị trí vật đúc trong khuôn rót:

Vị trí của vật đúc trong khuôn lúc rót thờng chọn theo phơng pháplàm khuôn, cách bố trí hệ thống rót, lợng d gia công cơ khí và lợng d côngnghệ, kích thớc của hòm khuôn Khi chọn vị trí vật đúc trong khuôn khirót cần chú ý:

- Những phần quan trọng của chi tiết cần sít chặt, những bề mặtgia công quan trọng, lớn nên đặt ở phần dới của khuôn (ví dụ phần sống tr-

ợt của thân máy tiện, các bề mặt răng của bánh răng )

- Nếu không thể thực hiện đợc điều nêu trên thì đặt các mặt nàydựng đứng hoặc nghiêng để tránh khuyết tật rỗ xỉ, rỗ khí

3

- Nếu vì nguyên nhân nào đó những mặt gia công quan trọng bắtbuộc phải đặt quay về phía trên thì phải tạo mọi điều kiện để nhữngkhuyết tật đúc (rỗ co, rỗ xỉ, rỗ khí ) chỉ sinh ra ở những phần của vật

đúc mà khi đúc có thể cắt bỏ đi (đậu hơi, đậu ngót, phần gia công cơkhí )

- Những vật đúc bằng hợp kim có độ co lớn khi đông nguội thì khi rótphải đặt ở vị trí có thể đảm bảo cho hớng đông của kim loại trong khuôn

về phía bổ ngót cho đậu ngót

- Đặt những phần vật đúc có thành mỏng và rộng ở phía dới củakhuôn hoặc nằm nghiêng lúc rót để tránh các khuyết tật nh thiếu, khớp của vật đúc

2 chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn, chọn mặt

ráp khuôn và mặt phân mẫu:

Việc chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn cũng nh mặt ráp khuôn có ảnhhởng lớn đến quá trình kỹ thuật làm khuôn và độ chính xác của vật đúc.Chọn mặt ráp khuôn nên căn cứ vào các chỉ dẫn sau đây:

- Đảm bảo cho quá trình làm khuôn đợc dễ dàng, thuận lợi (rút đợc mẫu

ra khỏi khuôn dễ dàng sau khi làm khuôn đảm bảo cho việc sửa khuôn đợcthuận tiện, việc thao tác khi làm khuôn và khi lắp đợc dễ dàng ) Muốnvậy nên chọn mặt ráp khuôn qua tiết diện lớn nhất; chọn sao cho lòngkhuôn rộng và lòng khuôn trên nên chọn nông hơn lòng khuôn dới để giảmchiều cao và trọng lợng của nửa khuôn trên

- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho kếtcủa mẫu đơn giản, càng ít phần lắp rời càng tốt để giảm chi phí chế tạomẫu và khuôn, đảm bảo độ bền và cứng vững của mẫu

- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao chokhuôn chỉ có một mặt ráp khuôn và mặt ráp khuôn này đồng thời là mặtphân mẫu, điều đó làm cho cấu tạo khuôc đúc đơn giản, cho phép làmkhuôn cả trên máy và vật đúc đạt độ chính xác Để thực hiện chỉ dẫn này

có trờng hợp ngời ta dùng thêm các lõi để tạo hình bề mặt bên phức tạpcủa vật đúc (Hình 1)

- Mặt ráp khuôn nên là mặt phẳng Nếu phải dùng đến ụ cát thì ụ cátnên nằm ở khuôn dới (Hình 2)

- Mặt ráp khuôn cũng nh vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn saocho số lõi là ít nhất, nếu có thể đợc nên dùng thêm ụ cát thay cho lõi Điều

đó làm giảm thời gian chế tạo và lắp ráp lõi, nâng cao độ chính xác củavật đúc, giảm bavia ở chỗ mối ráp khuôn và lõi (Hình 3) Chiều cao của ụcát nằm ở phần khuôn dới Hd  D, còn ụ cát nằm ở phần khuôn trên Htr 0,3D(D là đờng kính của ụ cát) đối với trờng hợp làm khuôn cát tơi trên máy Khilàm khuôn bằng tay có thể giảm các trị số này đi gần một nửa

- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao chochiều cao chung của khuôn là bé nhất, vì nếu phải dùng mẫu có chiều caolớn để làm khuôn thì vừa khó rút mẫu ra khỏi khuôn, khuôn dễ sứt vỡ, lạikhó lắp đặt lõi vào khuôn, hình dạng vật đúc thay đổi nhiều do độnghiêng thành vật đúc lớn Ngoài ra khuôn đúc cao dễ bị phình, khuôn

trên dễ bị nổi lên do áp suất của kim loại lỏng lớn, phải dùng các biện pháp

đặc biệt để xử lý

- Mặt ráp khuôn nên chọn sao cho tất cả các lõi đều nằm ở phầnkhuôn dới để dễ lắp đặt lõi, dễ kiểm tra vị trí của lõi trong khuôn

- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho toàn

bộ hoặc phần lớn các phần vật liệu đúc đòi hỏi độ chính xác và chất lợng

đợc nằm trong cùng một hòm khuôn và tốt nhất là cả vật đúc nằm ở khuôndới Các mặt không qua gia công cơ khí, lại không cho phép có độ nghiêngcủa vật đúc thì không đợc bố trí nằm ở thành bên của khuôn đúc

- Với các vật đúc có khe hẹp hoặc thành mỏng mà chiều rộng haychiều dày của khe hẹp hay thành cần đảm bảo kích thớc chính xác thìmặt ráp khuôn phải chọn sao cho những phần này cùng nằm trong mộthòm khuôn để các kích thớc của các phần này không hoặc ít bi thay đổinhất khi hòm khuôn bị xê dịch (Hình 4)

5

Hình 2- Khuôn giá đỡ với mặt ráp

khuôn gấp khúc

Không đúng- ụ cát 1 treo ở nửa khuôn trên

Đúng – ụ cát 2 nằm ở nửa khuôn d ới

Bộ môn Chế Tạo Máy Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

- Mặt ráp khuôn và vị trí của khuôn đợc chọn sao cho mặt chuẩn giacông nên nằm trong một hòm khuôn, không có mặt ráp cắt ngang và tốtnhất là bố trí đợc mặt chuẩn và các mặt gia công theo chuẩn đó trongcùng một hòm khuôn

Ngoài ra mặt ráp khuôn và vị trí mẫu trong khuôn cũng phải chú ý bảo

đảm dễ lắp ráp khuôn, dễ sửa chữa, dễ kiểm tra và dễ sấy

3 thành vật đúc- thiết kế chuyển tiếp thành vật đúc

Thành vật đúc nối liền các bộ phận làm việc cơ bản của vật đúc vớinhau tạo nên một kết cấu vững chắc Chiều dày thành vật đúc đợc thiết

kế không chỉ dựa vào yêu cầu làm việc của chúng mà còn phải đảm bảo

đợc khả năng có thể đúc đợc Dùng hợp kim có độ chảy loãng cao có thể

đúc đợc những vật đúc có thành mỏng

Khi thiết kế công nghệ đúc cần căn cứ vào bảng B1 để kiểm tra xemvới chiều dày các thành của chi tiết cần đúc có đúc đợc không Nếu cóthành nào của vật đúc quá mỏng không đúc đợc thì phải sửa đổi kếtcấu hoặc có những biện pháp công nghệ đặc biệt

Giữa các thành vật đúc có phần chuyển tiếp Nếu các thành vật đúc

có chiều dày gần bằng nhau thì sự chuyển tiếp đơn giản chỉ là nhữnggóc lợn với bán kính thích hợp để khuôn không bị vỡ khi rút mẫu và vật đúckhông bị nứt khi hợp kim đúc kết tinh và đông đặc trong khuôn trong tr-

6

a) Không đúng- có thể hỏng nếu lệch hòm; b)

Đúng

ờng hợp chiều dày các thành vật đúc khác nhau nhiều thì phải thiết kếphần chuyển tiếp (bảng B2).

4 Sai lệch cho phép về kích thớc, khối lợng

của vật đúc và lợng d:

4.1 sai lệch về kích thớc và khối lợng:

Khi chế tạo vật đúc bao giờ cũng có sự sai lệch giữa kích thớc, khối ợng danh nghĩa và thực tế, sai lệch này phụ thuộc vào dạng sản xuất,trình độ công nhân mộc mẫu, làm khuôn, làm lõi và lắp ráp

l Bảng B3 giới thiệu các giá trị sai lệch cho phép về kích thớc đối vớivật đúc bằng gang xám và bằng thép

- Bảng B4 – sai lệch cho phép về chiều dày thành và gân không giacông của vật đúc bằng gang xám

- Bảng B5 – sai lệch cho phép về khối lợng của vật đúc bằng gangxám

Để xác định đợc sai lệch về kích thớc và khối lợng vật đúc trớc hết cầnxác định đợc cấp chính xác vật đúc Tuỳ theo độ chính xác yêu cầu, tấtcả các vật đúc đợc chia ra làm ba cấp chính xác Độ chính xác cấp I dùngcho sản xuất hàng loạt lớn, sử dụng mẫu kim loại và máy để làm khuôn

đúc Độ chính xác cấp II dùng cho sản xuất hàng loạt vừa Độ chính xác cấpIII là sản xuất đơn chiếc, làm khuôn bằng tay với mẫu gỗ

Số lợng sản phẩm cần đúc là thông số quan trọng để đa vào đó mà

định ra dạng sản xuất Với các vật đúc cỡ nhỏ (khối lợng < 100 kg) và cỡtrung bình (khối lợng đến 500 kg) số lợng cần thiết để tổ chức sản xuấttheo dạng sản xuất hàng loạt lớn là trên 1000 vật đúc, hàng loạt vừa là từ

100 đến 1000 vật đúc, sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ là dới 100 vật đúc.Với các vật đúc cỡ lớn (khối lợng trên 500 kg) số lợng vật đúc cần thiết để tổchức sản xuất theo các loại hình trên có thể lấy giảm đi 20  40 % so với tr-ờng hợp các vật đúc trung bình và nhỏ

Trong các bảng kể trên giới hạn sai lệch trên của vật đúc là độ sai khácgiữa kích thớc (hay khối lợng) cho phép lớn nhất và kích thớc (hay khối lợng)danh nghĩa trên bản vẽ và đợc ghi bằng dấu (+) Giới hạn sai lệch dới là độsai khác giữa kích thớc (khối lợng) danh nghĩa với kích thớc (khối lợng) chophép bé nhất và đợc ghi bằng dấu (-)

4.2 lợng d gia công cơ khí:

Lợng d gia công cơ khí là phần kim loại để dôi ra trên các bề mặt củavật đúc để sau khi gia công cơ khí cắt bỏ lớp kim loại này đi sẽ nhận đợcchi tiết máy có độ chính xác kích thớc và độ bóng bề mặt yêu cầu Khichọ giá trị lợng d gia công cơ khí cần căn cứ vào cấp chính xác của vật

đúc, vị trí bề mặt cần để lợng d khi đúc, độ phức tạp của loại hợp kim

đúc Ngoài ra lợng d gia công cơ khí đợc chọn cũng cần căn cứ vào loại hợpkim đúc, kích thớc vật đúc, dạng sản xuất

Với các vật đúc bằng gang xám, có thể chọn lợng d gia công cơ khí theobảng B6, trong đó có ba nhóm lợng d với các loại hình sản xuất khác nhau

và trong mỗi nhóm vật đúc lại đợc chia ra loại đơn giản và phức tạp Các giátrị lợng d trong bảng này áp dụng đối với các mặt dới và mặt cạnh của vật

7

đúc theo vị trí khi rót Đối với các mặt trên của vật đúc nhóm 2 nên lấy ợng d theo nhóm 3, còn đối với mặt trên của vật đúc thuộc nhóm 3 lợng d

l-đợc tuỳ theo phơng pháp chế tạo vật đúc nên không ghi ở bảng

Bảng 7 là giá trị lợng d gia công cơ khí quy định theo tiêu chuẩn ViệtNam

Lợng d gia công cơ khí các lỗ lắp ghép của vật đúc bằng gang xám nêu

ở bảng B8 Khi gia công các lỗ có chiều dài gấp năm lần đờng kính thì lợng

d đối với nhóm 1 và 2 đợc xác định tơng ứng theo nhóm 2 và 3, còn lợng d

đối với nhóm 3 tăng lên tuỳ theo phơng pháp đúc

Kích thớc bé nhất của những lỗ không gia công trong các vật đúc gangchế tạo bằng cát, tính bằng mm nh sau:

Chiều dày thành vật đúc 6  10 20  30 40  50

Đờng kính lỗ đúc 6  10 10  15 12 18

Đối với vật đúc bằng thép lấy trị số lớn hơn một chút

Kích thớc lớn nhất của lỗ gia công bằng cách khoan vật đúc đặc, thờnglấy bằng 20mm trong sản xuất lớn , 30mm trong sản xuất hàng loạt vừa,40mm trong sản xuất đơn chiếc

Khi xác định giá trị lợng d gia công cơ khí cần chú ý là nếu lợng d giacông quá lớn sẽ không có lợi vì làm tăng khối lợng vật đúc và tăng chi phícho quá trình gia công Nhng nếu lợng d gia công quá nhỏ cũng không có lợivì có thể tăng phế phẩm, làm dao cắt chóng bị mài mòn do cắt trực tiếplớp vỏ cứng bề mặt vật đúc và thờng làm giảm 30  60 % tốc độ cắt gọt,kéo dài thời gian gia công

4.3 lợng trừ co:

Các bảng lợng d gia công kể trên không tính đến lợng d cần thiết để bùtrừ cho sự biến dạng của vật đúc, sự thay đổi kích thớc do vật đúc bịcong vênh, cũng nh không tính đến sự co ngót Trong thực tế khi kết tinh

và làm nguội vật đúc bao giờ cũng bị co ngót Bảng B9 trình bày nhữngtrị số của độ co theo chiều dài của các hợp kim đúc khác nhau Các trị sốnhỏ dùng cho các vật đúc có lõi lớn, có các ụ cát và các phần lõi cản trở sự

co, các trị số lớn dùng cho các vật đúc đơn giản, co tự do

Khi chế tạo các vật đúc có kích thớc lớn từ các hợp kim co nhiều cầnphải xác định chính xác lợng co, vì nếu sai sót nhỏ trong đánh giá lợng cocũng có thể gây ra sai lệch lớn về kích thớc, sai lệch lớn nh vậy không thểdồn đợc trong giới hạn của lợng d gia công Do đó có thể phải loại bỏ vật

đúc hoặc phải sửa chữa rất tốn kém Sai số về độ co không chỉ làm thay

đổi các kích thớc dài của vật đúc mà còn làm xê dịch các riêng biệt so với

vị trí quy định trên bản vẽ, dẫn tới kết quả là sau khi gia công vật đúc cóchiều dày thành không đều, các lỗ khoan có thể bị xê dịch so với các vấu

để bắt bu lông

Lợng co phụ thuộc vào loại hợp kim, hình dáng vật đúc, chiều dài vật

đúc, chiều dày thành kim loại và độ rắn của khuôn, nhiệt độ của hợp kimrót vào tuỳ theo hình dáng vật đúc, độ co theo các hớng khác nhau cũng

có thể khác nhau Nhng để đơn giản hoá ở bản vẽ mẫu ngời ta quy địnhmột lợng co đối với toàn bộ vật đúc

8

4.4 lợng d công nghệ:

Lợng d công nghệ bao gòm lợng d khi đúc các lỗ, rãnh, chỗ hõm và cácphần rỗng, lợng d do độ nghiêng của các thành vật đúc sinh ra, lợng d ở chỗcắt đậu ngót, phần đúc thêm để gá vật đúc lúc gia công, gân chốngnứt, lợng d bù cho sự co lệch theo hớng nào đấy và bù cho vật đúc biếnchống

4.4.1 lợng d công nghệ khi đúc các lỗ, rãnh, các chỗ hõm và hốc:

Những lỗ nhỏ về sau phải gia công thờng không đúc lỗ Chỉ trong ờng hợp cá biệt khi thay các lỗ đúc bằng các lỗ khoan gựp khó khăn do hìnhdáng của lỗ hay do vật liệu đúc (ví dụ trong các vật đúc bằng thépmangan ostenit), ngời ta mới đúc các lỗ nhỏ, ngay cả trong những vật đúckhá lớn

tr-Cần phải cân nhắc xem xét để chọn phơng án hoặc đúc ra các rãnhlõm và hốc, hoặc đúc liền rồi gia công cơ khí Lợng d công nghệ khi đótuỳ theo hình dáng của chi tiết, không có quy định cụ thể nào nói chung

có thể không đúc các lỗ, các rãnh, lõm, hốc trong các trờng hợp sau:

- Khi kim loại cần phải điền đầy những chỗ đó mới nhận đợc nhữngvật đúc hoàn hảo

- Khi những lỗ, hõm đúc thực sự gây phức tạp cho việc chế tạo mẫuhoặc việc làm khuôn

- Khi điều kiện kỹ thuật cho phép có thể đúc đầy, liền và giữ lại ởthành phẩm mà không phải cắt bỏ đị

- Khi việc cắt gọt ở những chỗ đó không gây khó khăn gì và không

đòi hỏi những chi phí lớn

- Khi cần đúc đầy các lỗ, hốc để dề gia công vật đúc sau này

4.4.2 lợng d do độ xiên của thành vật đúc sinh ra:

ở các mặt mẫu và hộp lõi song song với hớng rút mẫu ra khỏi khuôn cầnphải có độ xiên để dễ rút mẫu khi làm khuôn Điều đó tạo ra độ xiên củathành vật đúc sau khi đúc Khi thiết kế công nghệ đúc có thể xác định

Tuỳ theo tính chất của bề mặt vật đúc (gia công hay để thô) và cáchnối ghép nó với các chi tiết khác, đồng thời tuỳ thuộc vào sai lệch cho phép

về kích thớc mà có thể tạo dộ xiên theo các cách khác nhau (Hình 5)

Đối với các mặt không gia công, độ xiên thành vật đúc thờng đợc chọn

nh sau:

“Cộng” khi chiều dày của thành bên nhỏ hơn 8

“Cộng – trừ” khi chiều dày của thành bên nằm trong khoảng 8  12

“Trừ” khi chiều dày của thành bên lớn hơn 12

Đối với các mặt gia công, độ xiên “cộng” đợc tính thêm vào lợng d giacông quy chuẩn Độ xiên trên các bộ phận của mẫu để tạo nên những ụ cáttrong khuôn hoặc những gân mỏng có thể tăng lên 50  100 %, nhngkhông quá 30 (xem bảng B11)

4.4.3 lợng d ở những chỗ cắt đậu ngót của vật đúc:

Với các vật đúc bằng các hợp kim có độ co lớn (ví dụ vật đúc thép) cầnphải đặt đậu ngót để bù ngót cho vật đúc, phần đậu ngót sẽ đợc cắt bỏkhỏi vật đúc sau khi đúc Lợng d ở những chỗ cắt đậu ngót tuỳ thuộcchiều rộng hoặc đờng kính của đậu ngót phải cắt (xem bảng B12)

Nếu điều kiện kỹ thuật ghi trên bản vẽ cho phép thì có để mặtkhông gia công của vật đúc ở chân đậu ngót dày lên hoặc lõm xuống một

ít Đối với các mặt có gia công lợng d chung là tổng các giá trị lợng d xác

định theo bảng trên với lợng d gia công cơ khí

4.4.4 những phần đúc thêm để kẹp chặt vật đúc khi gia công,

thanh giằng chống biến dạng, các gân co ngót:

Để gá lắp đợc thuận lợi và vững chắc khi gia công cơ, trên thân vật

đúc trong nhiều trờng hợp đợc đúc thêm những phần để gá kẹp vật đúckhi gia công Xem ví dụ trên hình vẽ H.6

Với các vật đúc có khả năng bị biến dạng nhiều cần sử dụng nhữngthanh giằng trên kết cấu vật đúc để tránh cho vật đúc khỏi bị biến dạngtrong thời gian làm nguội, vận chuyển và nhiệt luyện (ví dụ xem trên cáchình vẽ H.7 và H.8) Những thanh giằng này thờng chỉ đợc cắt bỏ đi saukhi chi tiết đúc đợc chế tạo xong Trong một số trờng hợp ở những vật đúcrất lớn những thanh giằng chỉ đợc cắt bỏ đi sau khi lắp ráp

vận tải

Trên kết cấu vật đúc cũng có thể cón có những gân chống nứt (xem

ví dụ trên hình vẽ H.9) để ngăn ngừa cho vật đúc không bị nứt trong thờigian nguội Gân chống nứt thờng đợc dùng nhiều trong những vật đúcbằng thép Chiều dày t của gân bằng 0,2  0,3 chiều dày S của thành vật

đúc (nhng không đợc nhỏ hơn 2,5  3 mm),

chiều cao h của gân bằng 1  2,5s, còn chiều dài l bằng 4  5s

4.4.5 lợng d để bù trừ vật đúc bị biến dạng và

co theo một số hớng sai lêch với dự tính:

Có thể thấy rõ vao trò của lợng d để bù trừ cho sự biến dạng của vật

đúc qua một số ví dụ sau:

- Khi chế tạo các vật đúc có bích ở các đầu mút (xem hình vẽH.10a,b)thì sau khi gia công mặt bích thờng có chiều dày nhỏ hơn so với bản vẽ.Nguyên nhân là do có lực cản lớn của khuôn đúc giữa hai mặt bích làmgiảm độ co theo hớng thẳng góc với bích Vì thế khi gia công cơ khí để

đảm bảo kích thớc khoảng cách giữa các mặt bích phần kim loại thừa ra ởmặt ngoài của bích sẽ bị cắt đi làm cho chiều dày của bích nhỏ hơnkích thớc yêu cầu theo bản vẽ.

Để tránh hiện tợng này ta thêm lớp lợng d tơng ứng a ở phần mặt trongcủa hai bích Với những vật đúc nhỏ bằng thép có chiều dài 100  200 mmlợng d a = 2  4 mm, đối với những vật đúc lớn có chiều dài 1000  2000

mm, a = 6  8 mm

Khi chế tạo các vật đúc dạng thân máy phần rỗng bên trong là do một

số lõi lớn tạo nên do lõi cản co nên đờng kính D của vật đúc sẽ lớn hơn sovới bản vẽ đã quy định, khó bắt đợc bulông S khi lắp ráp Để tránh điềunày, trên mẫu ở chỗ lắp bu lông ngời ta khoét thêm vào thành ngoài vật

đúc một lợng d âm C và để đảm bảo chiều dày thành vật đúc ngời tagiảm một lợng cũng bằng C ở đờng kính của hộp lõi (xem hình vẽ H.10c)

4.4.6 “lợng d âm” trên mẫu liên quan với mặt ráp khuôn và

đánh động để rút mẫu ra khỏi khuôn:

Do hai phần khuôn không áp sát nhau sau khi ráp khuôn nên chiều dàycủa thành nằm song song với mặt phẳng ráp khuôn có thể lớn hơn so vớikích thớc ghi trên bản vẽ Để bù trừ cho việc thành vật đúc dày lên do đánh

động khi rút mẫu ra hoặc do khuôn bị phình ngời ta thờng làm giảm bớtcác kích thớc tơng ứng ở mẫu một lợng nào đó (xem bảng B12) “Lợng d

âm” bù trừ cho thành vật đúc bị dày thêm ở mặt phẳng ráp khuôn đợc

12

Hình 10- L ợng d công nghệ để bù

trừ cho sự co không bình th ờng

xác định bằng cách lấy các số liệu trong bảng B12 nhân với hệ số 1,2 (khilàm khuôn bằng tay ở các hòm khuôn) hoặc nhân với hệ số 1,5 (khi làmkhuôn bằng trên nền).

5 Thiết kế lõi:

5.1 Hình dáng của lõi:

Hình dáng của lõi về cơ bản tơng ứng với hình dáng phần rỗng trongvật đúc Khi thiết kễ công nghệ đúc phải xác định đợc hình dáng lõi, sốlợng lõi tạo nên hốc rỗng bên trong vật đúc, mặt tiếp giáp giữa các lõi vàthiết kế hộp lõi

Khi xác định hình dáng lõi và số lợng lõi cần thiết để tạo hốc rỗng bêntrong vật đúc cần lu ý một số vấn đề sau:

- Sử dụng nhiều lõi (chia lõi ra nhiều phần) sẽ làm tăng số lợng các bộphận hợp thành khuôn, tăng số lợng hộp lõi, đồ gá và dỡng để chế chế tạolõi, tăng các nguyên công để làm và lắp ghép lõi Đây là điều khôngmong muốn của ngời thiết kế cũng nh ngời sản xuất

- Nhng xét ở mặt khác việc phân chí lõi ra nhiều phần cũng tạo ranhững thuận lợi, chủ yếu là:

+ Làm đơn giản hình dáng các lõi nên chế tạo hộp lõi đỡ phức tạp

+ Có thể dùng một loại hộp lõi để chế tạo các lõi tơng tự nhau trên cơ

sở bổ sung thêm một số tấm lót thay đổi đợc nên giảm chi phí chế tạo bộmẫu, có thể đạt đợc hiệu quả kinh tế khi chuyển sang làm khuôn trên máyvới hộp lõi kim loại ngay cả khi loaị sản xuất không lớn lắm

+ Có thể tạo ra các mặt phẳng ở các lõi để đặt dễ dàng và chắcchắn trên các tấm sấy có hình dáng đơn giản mà không phải dùng cáckhay sấy định hình đắt tiền Điều này rất quan trọng với những lõi cóhình dáng phức tạp

+ Có thể dùng các máy làm lõi cỡ nhỏ, dụng cụ để quay (lật) và vậnchuyển lõi đơn giản và rút ngắn đợc thời gian sấy lõi

+ Các lõi có kích thớc (nhất là chiều cao) nhỏ sẽ ít bị biến dạng khi sấy,

đảm bảo vật đúc chính xác

Những ích lợi của việc chọn phơng án phân chia lõi thành nhiều phần

có thể thấy rõ qua các ví dụ sau:

- Ví dụ 1: Đúc bánh xe thép đĩa kép (xem hình vẽ H.11)

Nếu dùng lõi dạng vòng liền khối có kích thớc lớn thì lõi sẽ yếu, khôngthuận tiện khi vận chuyển và khi đặt vào khuôn Vì thế thuận lợi là nênchia lõi lớn thành nhiều mảnh lõi nhỏ Lõi 1 có dạng hình cung, các lõi 2 và

3 cũng có dạng hình cung chế tạo riêng, sấy xong thì đợc dán liền lại (chú

ý cần dùng dỡng kiểm kiểm tra độ co khi ráp khuôn vào ruột) Lõi 4 tạo lỗ ởgiữa vật đúc và lõi phụ 5 để tạo đờng rót xi phông

13

Hình 11- Khuôn đúc bánh xe thép đĩa

kép;

1 Ruột dạng cung; 2,3

Ruột dạng cung chế tạo riêng, sấy xong dán liền, cần dùng d ỡng kiểm độ cao khi ráp vào ruột 1; 4

Ruột giữa; 5 Ruột phụ

để rót xi phông

- Ví dụ 2: Đúc bánh răng lớn lòng khuôn ghép toàn bằng lõi (xem hình

vẽ H.12)

Bánh răng lớn (H.12a) đợc đúc khuôn ba hòm chế tạo bằng cách ghépnhiều lõi (H.12b) Hòm dới đợc đầm chặt và làm phẳng mặt trớc, trong đó

bố trí 8 rãnh dẫn ngang Sau đó lắp ghép lõi theo trình tự sau:

- Lõi L1 đặt giữa, đậu rót qua trung tâm lõi, đặt trục có gắn dỡngkiểm xuyên qua tâm của lõi này

- Dùng dỡng kiểm đặt 8 lõi L2 trùm lên 8 rãnh dẫn ngang, mỗi rãnh dẫnnày có đậu dẫn thẳng lên đúng vị trí của đậu ngót

- Đặt 8 lõi L3 tạo vành răng sau khi kiểm tra chính xác, đầm chặt cát

đệm ở ngoài để cố định lõi với hòm khuôn giữa

- Đặt 8 lõi L4

- Đặt 8 lõi L5 đối diện với L2

- Rút trục và đặt ống rót vào, sau đó đầm chặt cát ở hòm trên, tạo

đậu ngót

14

Hình 12- Đúc bánh răng trong khuôn ghép

toàn bằng lõi

Nh vậy khi thiết kế hình dạng lõi cần xem xét cân nhắc để chọn

ph-ơng án cho hợp lý Nên chọn phph-ơng án phân chia lõi thành nhiều phần khi

đảm bảo các yêu cầu sau:

- Những phần hợp thành của lõi phải đảm bảo có độ bền cần thiếtkhi vận chuyển cũng nh khi đặt lõi vào khuôn, lắp ghép vững chắc trongkhuôn, thoát hơi dễ dàng và an toàn, không quá cao để lõi không bị biếndạng dới tác dụng của trọng lợng bản thân, nên thiết kế có mặt phẳng để

đặt lõi nằm vững chắc trong thời gian sấy

- Mặt phân lõi phải chọn sao cho hộp lõi có kết cấu đơn giản và gồm

ít phần nhất để dễ giữ hỗn hợp lõi cũng nh dễ đặt các xơng lõi và vậtlàm nguội

- Không nên để đờng tiếp giáp giữa hai lõi nằm ở những góc lợnchuyển tiếp từ hình này sang hình khác; nên phân chia lõi theo tiết diện

mà biến dạng ở đó đợc xác định chính xác bằng các kích thớc trên bản vẽ

5.2 đầu gác lõi và ổ gác:

5.2.1 đặt lõi vào khuôn:

Độ bền của khuôn và thời gian cần thiết để ráp khuôn phần lớn phụthuộc vào phơng pháp đặt lõi vào khuôn cũng nh kết cấu của đầu gác lõi

và ổ gác lõi Lõi cần có đầu tựa vững chắc, không bị biến dạng hoặc xêdịch trong khuôn dới tác dụng của trọng lợng bản thân cũng nh áp suất củakim loại lỏng Việc đặt lõi vào khuôn phải dễ dàng và thuận tiện Khi hạ lõivào khuôn ngời thợ làm khuôn phải quan sát đợc đầu gác lõi có nằm đúng

vị trí trong ổ gác lõi hay không Các hình vẽ H.13 và H.14 trình bày cáckiểz u đầu gác và ổ gác lõi đối với lõi đặt nằm ngang và thẳng đứng

Chú ý các yêu cầu nêu ra ở trên đối với việc đặt lõi vào khuôn, khi thiết

kế lõi và đầu gác lõi nên chú ý tới các chỉ dẫn sau:

- Cần tránh thiết kế các lõi (đặt nằm ngang hoặc thẳng đứng) cóchiều dài quá lớn, vừa có độ bền kém lại khó lắp đặt vững chắc trongkhuôn Trong trờng hợp bắt buộc phải dùng các lõi dài thì phải tăng cờng

độ ổn định vững chắc cho lõi bằng cách đỡ lõi nhờ đầu gác phụ hay mã

đỡ Với những lõi đặt đứng có chiều cao lớn hơn đờng kính 2,5 lần trở lênthì thờng phải mở rộng đầu gác phía dới theo hình nấm ngợc (H.15)

- Tránh thiết kế lõi phải treo ở các phần trên của khuôn, nếu có thể

đ-ợc nên thay thế những lõi này bằng những lõi có đầu gác mở rộng tựa lênkhuôn, vì rằng treo lõi và cố định lõi lên hòm khuôn trên là công việc khókhăn và nặng nhọc, tốn thời gian gấp từ 3 đến 6 lần so với việc lắp đặtlõi thông thờng Lõi treo thờng đợc cố định bằng vít hay dây thép(H.16a) Hình H.16b là lõi có đầu gác mở rộng, tựa vào phần dới của

treo

khuôn Loại này lắp đặt dễ dàng, ít tốn thời gian hơn H.16c,d là lõi đợclắp từ ngoài vào sau khi ráp khuôn Với cách đặt lõi này cần chú ý đè lõicẩn thận đề phòng lõi có thể bị kim loại lỏng rót vào khuôn đẩy nổi lên.

- Khi thiết kế lõi cũng nên tránh những lõi nằm ngang chỉ gác một

đầu vì kém cứng vững Nếu bắt buộc phải dùng loại lõi nh vậy thì cầnphải cố định chúng để lõi không xê dịch dới tác dụng của trọng lợng bảnthân và áp suất của kim loại lỏng Có thể cố định lõi theo cách sau: dùngnửa khuôn trên đè chặt lõi đã đợc đặt trên nửa khuôn dới; gắn lõi lênkhuôn bằng các đinh, móc; đỡ lõi bằng lõi phụ hoặc mã đỡ; tăng kích thớc

đầu gác để tạo đối trọng đặt trọng tâm của lõi rơi vào ổ gác lõi đểruột không bị nghiêng đổ (H.17a), làm khoá hãm để cố định vị trí lõi(H.17b), ghép hai lõi thành một để có chung đầu gác (H.17c)

Trong trợng hợp lõi không nằm vững trong ổ gác lõi (H.15) hoặc lõi cóthể bị nổi lên do tác dụng của áp suất kim loại lỏng (H.18) thì nên dùng conmã đỡ Vì mã đỡ làm giảm tính đồng nhất của kim loại và độ sít kín củavật đúc nên chỉ dùng mã đỡ trong những trờng hợp thật cần thiết

Để cho các mã đỡ không ấn lõm khuôn (do tác dụng của áp suất kim loạilỏng và trọng lợng của lõi – đặc biệt là các lõi lớn), cần phải đảm bảo điềukiện sau đây:

P < n.f.K

ở đây: P- lực tác dụng lên lõi [N]

K- ứng suất nén cho phép của hỗn hợp khuôn, lõi [N/cm2]

3 qua lõi 2 ra ngoài;

4- Lõi phụ

Hình 19- Mở rộng đầu gác

để cân bằng với lực đẩy nổi lõi

n- số lợng mã đỡ chịu lực tác dụng.

Với khuôn tơi K = 2,5 N/cm2, còn đối với khuôn khô K = 25 N/cm2

Vậy đối với khuôn tơi điều kiện trên đợc viết là:

5.2.2 hình dáng của đầu gác lõi:

Hình dáng và kích thớc của đầu gác lõi đợc xác định phải đảm bảo

dễ đặt lõi vào khuôn, ngăn ngừa sản xuất sự xê dịch của lõi trong ổ gáctheo hớng thẳng góc với trục đầu gác, xê dịch dọc theo trục hoặc xoayquanh trục Để tránh sự xê dịch dọc hoặc quanh trục có thể dùng các kiểu

“khoá” lõi đợc giới thiệu trên các hình vẽ H.20 đối với các lõi đặt nằmngang và H.21 đối với các lõi đặt thẳng đứng

18

Hình 20- Kết cấu khóa đối với các ruột nằm

ngang;

a) Khóa vòng; b) Khóa có một mặt vát; c) Khóa có

hai mặt vát; d) Khóa hình thang; Khóa a và d ngăn

ruột xoay và xê dịch theo trục; Khóa b và c chỉ

ngăn ruột xoay

Hình dáng và hình thức đầu lõi cũng phải đảm bảo không bịt kín ờng thông hơi, không làm lún, hỏng bề mặt đầu gác lõi và ổ gác do áp lựctrên một đơn vị diện tích bề mặt của ổ gác và đầu gác lõi sinh rabởitrọng lợng của lõi và áp suất của chất lỏng vợt quá giới hạn cho phép.

đ-5.2.3 kích thớc đầu gác và ổ gác lõi, khe hở giữa chúng:

- Kích thớc đầu gác và ổ gác lõi đợc trình bày trong các bảng B13 vàB14 cũng có thể dùng số liệu ở các bảng B15, B16, B17

Thông thờng lấy đờng kính làm thông số cơ bản đối với các đầu gáchình trụ Các lõi nằm ngang đợc chia làm ba loại:

I Lõi có đầu gác dới

II Lõi không có đầu gác dới

III Lõi cần đầu gác dài (do lõi dài hoặc nặng) (xem B13)

Các lõi thẳng đứng đợc chia ra:

I Lõi cứng vững, khi tỷ số giữa chiều cao và đờng kính bằng 1 (xemB14)

II Lõi không vững, khi tỷ số lớn hơn 1

Nói chung không nên lấy kích thớc đầu gác lớn vì làm tăng trọng lợngcủa lõi

- Khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác có ảnh hởng lớn đến độ chính xáccủa vật đúc Khe hở càng lớn càng dễ lắp ráp lõi vào khuôn nhng độ chínhxác của vật đúc càng kém Thực ra trị số khe hở là vấn đề phức tạp vì nókhông chỉ phụ thuộc vào kích thớc đầu gác và ổ gác lõi chọn khi thiết kế

đúc mà còn chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố khác nh: biến dạng khuôn, lõikhi chế tạo, sấy và vận chuyển Vì thế các số liệu về khe hở giữa đầugác lõi và ổ gác chọn theo bảng B18 có thể điều chỉnh tuỳ theo hoàncảnh thực tế ở mỗi xởng sản xuất

6 Thiết kế hệ thống rót

6.1 Chọn kiểu hệ thống rót và chỉ dẫn kim loại vào khuôn

Hệ thống rót dùng để dẫn kim loại vào khuôn Yêu cầu đối với hệ thốngrót là phải tạo đợc dòng chảy êm, đồng đều và liên tục, đảm bảo ngăn xỉ

và tạp chất không chảy theo kim loại vào khuôn đúc cũng nh có khả năngcung cấp kim loại lỏng cho vật đúc trong thời gian kim loại vật đúc đông

đặc Ngoài ra hệ thống rót phải có khối lợng không quá lớn, chiếm ít chỗtrong khuôn để có thể tận dụng thể tích của hòm khuôn việc chọn kiểu

và kích thớc hệ thống rót cũng nh chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn có ảnhhởng nhiều tới chất lợng và giá thành chế tạo vật đúc nên đòi hỏi công việc

đó phải đợc xem xét, phân tích một cách cẩn thận

6.1.1 Chọn kiểu hệ thống rót:

Mỗi vật đúc đều có đặc điểm kết cấu riêng và do đó đòi hỏi cáchthiết kế hệ thống rót riêng và chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn thích hợp.Khi chọn kiểu hệ thống rót có thể dựa vào các chỉ dẫn sau:

- Kiểu hệ thống rót kim loại vào bên hông (H.22) dùng trong trờng hợp

đúc các vật đúc nhỏ hoặc trung bình Kiểu hệ thống rót này có u điểm

là dễ chế tạo vì chúng nằm trên mặt ráp khuôn, có khả năng lọc xỉ khá và

điền đầy khuôn tốt cho phép nhận đợc các vật đúc có chất lợng nên đợcdùng phổ biến

- Kiểu hệ thống rót kim loại vào khuôn đúc từ trên xuống (H.23) có lợi

là nhiệt độ phần vật đúc phía trên cao hơn các phần nhiệt độ còn lại, tạohớng đông thuận lợi để bổ ngót cho vật đúc, nhất là khi đúc các hợp kim

có độ co lớn Hệ thống rót loại này thờng có khối lợng bé hơn các kiểu hệthống rót khác loại này có nhợc điểm là nếu lòng khuôn cao thì khuôn

đúc rất dễ bị vỡ do tác dụng của dòng kim loại rơi từ trên cao vào khuôn.Vì thế kiểu hệ thống rót này chỉ nên dùng đúc các vật có chiều caokhông lớn lắm và không có yêu cầu cao về chất lợng và yêu cầu gia công cơ

20

Hình 22- Rót vào bên hông vật đúc