Bài giảng chế tạo phôi đại học thủy lợi

Định nghĩa phôi trong quá trình sản xuất cơ khí  Phôi trong sản xuất cơ khí còn gọi là bán thành phẩm, đó là danh từ kỹ thuật có tính quy ước; nó biểu thị cho một vậtphẩm được chế tạo t

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí

CHẾ TẠO PHÔI

Giảng viên: ThS Phạm Thanh Tùng Email : tungpt@tlu.edu.vn

Trang 2

MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN

 Môn học cung cấp những kiến thức cơ bản về công nghệ

chế tạo các loại phôi bao gồm:

• Phôi chế tạo bằng phương pháp đúc;

• Phôi gia công áp lực;

• Phôi hàn và cắt kim loại

 Có khả năng dựa vào các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật để

chọn phương pháp chế tạo phôi phù hợp

Bộ môn Công nghệ cơ khí | Department of Mechanical Engineering

Trang 3

NỘI DUNG MÔN HỌC

Trang 4

1 Vị trí, vai trò của phôi trong quá trình sản xuất cơ khí

2 Phân loại, đặc điểm và ứng dụng của các loại phôi

Trang 5

1.1 Định nghĩa phôi trong quá trình sản xuất cơ khí

 Phôi trong sản xuất cơ khí còn gọi là bán thành phẩm, đó là

danh từ kỹ thuật có tính quy ước; nó biểu thị cho một vậtphẩm được chế tạo từ một quá trình sản xuất cơ khí nào đókhi được chuyển tiếp sang một quá trình sản xuất khác

 Ví dụ: quá trình sản xuất đúc là một quá trình công nghệ

nấu chảy kim loại và rót vào khuôn đúc Sau khi kim loạiđông đặc trong khuôn ta thu được vật đúc là sản phẩm củaquá trình đúc Sản phẩm đúc này sau đó được chuyển quagia công cắt gọt để đạt được hình dáng, kích thước, độnhẵn bóng,… nhất định Khi đó, sản phẩm của quá trìnhsản xuất đúc được gọi là phôi đúc cho quá trình công nghệgia công cắt gọt tiếp theo

Trang 6

1.1 Định nghĩa phôi trong quá trình sản xuất cơ khí

Trang 7

1.2 Vị trí, vai trò của phôi trong quá trình sản xuất cơ khí

 Quá trình công nghệ chế tạo phôi có thể coi là một quá trình

trung gian giữa hai quá trình công nghệ luyện kim và quátrình gia công cơ khí

 Việc lựa chọn, thực hiện quá trình trung gian này phải thể

hiện được mức độ sử dụng hợp lý, kịp thời các sản phẩmcủa quá trình công nghệ luyện kim, đồng thời phải đảm bảođược kết quả, chất lượng của phôi phục vụ cho quá trìnhgia công cơ khí

 Vì vậy, giai đoạn chế tạo phôi có một ý nghĩa rất quan trọng,

có ảnh hưởng đến chất lượng và giá thành sản phẩm xuấtra

Trang 8

1 Vị trí, vai trò của phôi trong quá trình sản xuất cơ khí

2 Phân loại, đặc điểm và ứng dụng của các loại phôi

Trang 9

2 Phân loại, đặc điểm và ứng dụng của các loại phôi

2.1 Phân loại

Căn cứ vào thực chất các phương pháp chế tạo phôi hiệnnay, có thể phân thành 3 nhóm công nghệ chế tạo phôi nhưsau:

 Chế tạo phôi bằng công nghệ đúc;

 Chế tạo phôi bằng công nghệ rèn, dập;

 Chế tạo phôi bằng công nghệ hàn và cắt kim loại

Trang 10

 Phôi có nhiều sai lệch so với yêu cầu kỹ thuật của chi

tiết như: méo, ô van, cong vênh,….;

Trang 11

NỘI DUNG MÔN HỌC

 Bài mở đầu

 Phần 1: Thiết kế, chế tạo phôi đúc

Trang 12

Phần 1

Thiết kế, chế tạo phôi đúc

Chương 1 Khái niệm về quá trình sản xuất đúc

Chương 2 Thiết kế phôi đúc

Chương 3 Thiết kế, chế tạo khuôn đúc

Chương 4 Lựa chọn vật liệu đúc

Chương 5 Thiết bị và quá trình nấu vật liệu đúc

Trang 13

Chương 1

Khái niệm về quá trình sản xuất đúc

1.1 Khái niệm, đặc điểm quá trình sản xuất đúc

1.2 Cấu tạo các bộ phận phôi đúc

1.3 Sự hình thành vật đúc trong khuôn và khuyết tật vật đúc1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc

Trang 14

1.1 Khái niệm, đặc điểm quá trình sản xuất đúc

1.1.1 Khái niệm chung về sản xuất đúc

 Đúc là phương pháp chế tạo phôi bằng cách nấu chảy kim

loại hoặc hợp kim, sau đó rót vào lòng khuôn có hình dáng,kích thước của vật đúc Sau khi kim loại đông đặc trongkhuôn ta thu được vật đúc có hình dáng giống như lòngkhuôn

 Vật đúc ra có thể đem dùng ngay gọi là chi tiết đúc Nếu vật

đúc tiếp tục đưa qua gia công cơ khí để nâng cao độ chínhxác hình dáng, kích thước và độ bóng bề mặt gọi là phôiđúc

Trang 15

1.1.1 Khái niệm chung về sản xuất đúc

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình sản xuất đúc

Trang 16

1.1.2 Đặc điểm quá trình sản xuất đúc

 Ưu điểm:

+ Có thể đúc được tất cả các kim loại và hợp kim của chúng (thường là gang, thép, kim loại màu) với khối lượng từ vài gam đến hàng trăm tấn.

+ Chế tạo được những vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp như thân máy, vỏ động cơ điện, máy phát điện, mà các phương pháp chế tạo khác gặp khó khăn hoặc không thể chế tạo được.

+ Có thể đúc nhiều kim loại khác nhau trong một vật đúc.

+ Có khả năng cơ khí hóa, tự động hóa.

+ Giá thành chế tạo rẻ, tính chất sản xuất linh hoạt, năng suất cao.

Trang 17

1.1.2 Đặc điểm quá trình sản xuất đúc

 Nhược điểm:

- Độ chính xác, độ bóng bề mặt vật đúc còn thấp

- Có nhiều khuyết tật như rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, nứt,… làm tỷ

lệ phế phẩm khá cao

- Tốn kim loại cho hệ thống rót

- Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc đỏi hỏi thiết bị hiệnđại

Trang 18

1.1.3 Phân loại các phương pháp đúc

Công nghệ đúc có thể phân loại theo các cách sau:

 Theo loại khuôn:

- Đúc trong khuôn cát;

- Đúc trong khuôn kim loại

 Theo loại mẫu làm khuôn;

 Theo dạng sản xuất;

 Theo bản chất công nghệ;

Trang 19

Chương 1

1.3 Sự hình thành vật đúc trong khuôn và khuyết tật vật đúc1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc

Trang 20

Bộ môn Kỹ thuật Cơ điện tử | Department of Mechatronic Engineering

1.2 Cấu tạo các bộ phận phôi đúc

 Vật đúc được chia theo loại kết cấu: đơn giản, phức tạp ởcác mức khác nhau, căn cứ vào tỷ số của diện tích bề mặt F

Trang 21

1.2 Cấu tạo các bộ phận phôi đúc

Hình 1.2 Kết cấu vật đúc

1 Bộ phận lắp ráp (moay ơ);

2 Vành chịu lực;

3 Vành liên kết

Trên Hình 1.2 giới thiệu một kết cấu thuộc loại tương đối phức tạp gồm

1 là bộ phận lắp ráp, được nối với vành chịu lực 2 bằng vách liên kết 3 Tất

cả tạo nên 1 kết cấu chung.

Trang 22

Chương 1

1.3 Sự hình thành vật đúc trong khuôn và khuyết tật vật đúc

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc

Trang 23

Sự hình thành vật đúc trong khuôn gồm các giai đoạn liêntiếp sau:

 GĐ điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn

 GĐ nhiệt độ hạ từ to rót đến nhiệt độ điểm lỏng to

L

 GĐ kết tinh tính từ nhiệt độ điểm lỏng to

L đến nhiệt độ điểmđặc to

Trang 24

Để tránh lõm co trong khuôn cần thiết kế đậu ngót.

• Rỗ co cũng hình thành do kim loại có thể tích kết tinhnhưng hình thành bên trong vật đúc, tạo thành các lỗhổng to nhỏ khác nhau với bề mặt nham nhở Thườngxuất hiện ở vùng kim loại có thể tích lớn do tốc độ nguộinhỏ hơn xung quanh (nếu lỗ hổng rất nhỏ và tập trung thìgọi là xốp co) Để hạn chế rỗ co cần thiết kế vật đúc hợplý

1.3.2 Khuyết tật vật đúc

Trang 25

 Lõm co – Rỗ co

Hình 1.4 Hiện tượng lõm co khi đúc KL Hình 1.5 Hiện tượng rỗ co khi đúc KL

Trang 26

 Rỗ khí

Một lượng khí hòa tan vào

kim loại lỏng khi nấu hoặc theo

dòng chảy vào lòng khuôn hoặc

do phản ứng sinh khí Trong

quá trình kết tinh, khí không

thoát ra được và tạo thành

Trang 27

 Thiên tích

Kim loại vật đúc khi kết tinh

qua các giai đoạn khác nhau

nên dễ tạo ra sự không đồng

Trang 28

 Sai thành phần hóa học và cơ tính

Trang 29

Hình 1.8 Thiêu hụt vật liệu Hình 1.9 Khuyết tật lệch Hình 1.10 Khuyết tật ba via

Hình 1.11 Cong vênh Hình 1.12 Cháy cát Hình 1.13 khuyết tật đường hàn

Trang 30

Chương 1

Trang 31

• Loại khuôn đúc và phương pháp làm khuôn đúc

• Công nghệ đúc (công nghệ nấu chảy hk đúc, công nghệ

chế tạo khuôn và lõi, công nghệ rót)

Chất lượng vật đúc được đánh giá bởi các chỉ tiêu sau đây:

Trang 32

Phần 1

Trang 33

Chương 2

Thiết kế phôi đúc

2.1 Thiết kế phôi đúc phù hợp với công nghệ làm khuôn

2.2 Thiết kế phôi đúc phù hợp với công nghệ gia công cơ khí

và lắp ráp2.3 Thiết kế phôi đúc phù hớp với tính đúc của hợp kim đúc

Trang 34

Công nghệ làm khuôn gồm các nguyên công cơ bản sau:

Công nghệ làm khuôn càng đơn giản, chất lượng vật đúc càngcao

Trang 35

 Kết cấu phải đảm bảo chọn hướng rút mẫu dễ dàng, hoặcphân bố trong một lòng khuôn, hoặc không phải làm mẫurời

Kết cấu vật đúc hợp lý phải thỏa mãn các đặc điểm sau:

Hình 2.1 a, b: Bên trái không hợp lý, bên phải hợp lý

Trang 36

 Kết cấu vật đúc có số lượng lõi càng ít càng tốt, đảm bảo

dễ định vị khi lắp ráp và dễ phá lõi khi dỡ khuôn, làm sạch

Hình 2.2 a, c phải làm nhiều lõi; b,d chỉ cần làm 1 lõi

Trang 37

 Kết cấu vật đúc có các mặt bích hoặc phần nhô nên thiết

kế có cùng độ cao và nối liền lại nếu chúng ở gần nhau để

dễ làm khuôn (tránh phải làm mẫu rời)

Hình 2.3 a không hợp lý; b hợp lý

Trang 38

Chương 2

và lắp ráp

2.3 Thiết kế phôi đúc phù hớp với tính đúc của hợp kim đúc

Trang 39

2.2 Thiết kế phôi đúc phù hợp với công nghệ gia công

cơ khí và lắp ráp

 Đảm bảo gá lắp trên máy và đồ gá thuận tiện, chắc chắn

và chính xác

Hầu hết các vật đúc đều phải qua gia công cắt gọt Để

thuận tiện cho quá trình cắt gọt, kết cấu vật đúc phải thỏa mãncác đặc điểm sau:

Hình 2.4 a không hợp lý; b hợp lý

Trang 40

cơ khí và lắp ráp

 Kết cấu không gây cản trở quá trình cắt gọt, đảm bảo dụng

cụ cắt vươn tới bề mặt cần gia công.Trên những mặtphẳng hoặc mặt cong, nếu chỉ cần gia công một phần thìphần đó phải nhô cao hơn một phần bằng lượng dư giacông

Hình 2.5 a khó gia công; b dễ gia công

Trang 41

Trang 42

Chương 2

và lắp ráp

2.3 Thiết kế phôi đúc phù hớp với tính đúc của hợp kim đúc

Trang 43

2.3 Thiết kế phôi đúc phù hợp với tính đúc của hợp kim đúc

 Kết cấu chống xuất hiện rỗ co: nơi xuất hiện rỗ co là nơi tậptrung kim loại nhiều hơn xung quanh nó

• Giảm bớt lượng kim loại tập trung ở những phần khôngcần thiết

• Kết cấu dạng ống cần chọn đường kính trong và ngoàithích hợp

Hình 2.7 Biểu thị các vòng tròn nhiệt Hình 2.8 a sinh rỗ co; b không sinh rỗ co

Trang 44

 Kết cấu chống xuất hiện ứng suất dư: us dư sinh ra donguội không đều ở các phần trong vật đúc, kết cấu có độ

số lẻ hoặc cong, nghiêng góc so với phương ngang,…)

Trang 45

Hình 2.9. Kết cấu phần chuyển tiếp

Trang 46

Phần 1

Trang 48

3.1 Xác định mặt phân khuôn

 Chọn mặt phân khuôn qua tiết diện có diện tích lớn nhất

3.1.1 Chọn mặt phân khuôn dựa vào công nghệ làm khuôn

Hình 3.1. Phương án chọn mặt phân khuôn

Trang 49

 Những kết cấu có lòng khuôn phân bố ở cả khuôn trên vàkhuôn dưới, nên chọn lòng khuôn trên nông hơn sẽ dễ làmkhuôn, dễ lắp khuôn

Hình 3.2. Phương án chọn mặt phân khuôn

Trang 50

 Mặt phân khuôn nên chọn mặt phẳng tránh các mặt bậchay mặt cong

Hình 3.3. Chọn mặt phân khuôn (PA A tốt hơn PA B)

Trang 51

 Lòng khuôn tốt nhất chỉ phân bố trong một hòm khuôn.Những vật đúc có nhiều tiết diện khác nhau nếu yêu cầu độđồng tâm có thể dùng thêm phần phụ để đặt toàn bộ vậtđúc trong một hòm khuôn

3.1.2 Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác lòng khuôn

Hình 3.4 Dùng miếng đất phụ

Trang 52

 Những vật đúc có lõi nên bố trí sao cho lõi thẳng đứng sẽ

dễ định vị lõi chính xác, tránh tác dụng lực của kim loại lỏnglàm lõi biến dạng

Hình 3.5. Bố trí lõi thẳng đứng

Trang 53

 Số lượng mặt phân khuôn càng ít càng đảm bảo chính xác.Nếu có nhiều mặt phân khuôn thì nên cho toàn bộ vật đúc

ở khuôn giữa

Hình 3.6 Khuôn đúc với 3 hòm khuôn

Trang 54

 Không đặt mặt phân khuôn qua chỗ có tiết diện thay đổi vìrất khó phát hiện sai lệch tâm giữa các bề mặt, khó giacông cắt gọt

Hình 3.7 Không chọn mặt phân khuôn tại B

Trang 55

 Những bề mặt quan trọng cần chất lượng cao phải bố trí ởdưới hoặc hai bên vì bề mặt trên nguội sau nên có chứanhiều tạp chất

 Chọn mặt phân khuôn sao cho hướng kết tinh từ xa chuyểndần về chân đậu ngót hoặc hệ thống rót Nói cách khác lànên đặt các phần thành mỏng xuống dưới, hệ thống rót vàđậu ngót đặt ở phần tập trung kim loại nhiều nhất

 Chọn mặt phân khuôn tính đến vị trí đặt hệ thống rót đểđảm bảo kim loại lỏng điền đầy nhanh, không tạo dòngchảy rối làm hỏng khuôn (sát ngang mặt phân khuôn)

3.1.3 Chọn mặt phân khuôn đảm bảo chất lượng hợp kim đúc

Định dạng
Số trang	418
Dung lượng	13,33 MB