3.1. Xác định mặt phân khuôn 3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.4. Lắp khuôn
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt
CHẾ TẠO PHÔI
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
3.1. Xác định mặt phân khuôn
Những kết cấu có lòng khuôn phân bố ở cả khuôn trên và khuôn dưới, nên chọn lòng khuôn trên nông hơn sẽ dễ làm khuôn, dễ lắp khuôn.
3.1.1. Chọn mặt phân khuôn dựa vào công nghệ làm khuôn
Hình 3.2. Phương án chọn mặt phân khuôn
3.1. Xác định mặt phân khuôn
Mặt phân khuôn nên chọn mặt phẳng tránh các mặt bậc hay mặt cong.
3.1.1. Chọn mặt phân khuôn dựa vào công nghệ làm khuôn
Hình 3.3. Chọn mặt phân khuôn (PA A tốt hơn PA B)
3.1. Xác định mặt phân khuôn
Lòng khuôn tốt nhất chỉ phân bố trong một hòm khuôn.
Những vật đúc có nhiều tiết diện khác nhau nếu yêu cầu độ đồng tâm có thể dùng thêm phần phụ để đặt toàn bộ vật đúc 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
3.1. Xác định mặt phân khuôn
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 lỏng làm lõi biến dạng.
3.1.2. Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác lòng khuôn
Hình 3.5. Bố trí lõi thẳng đứng
3.1. Xác định mặt phân khuôn
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.
3.1.2. Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác lòng khuôn
Hình 3.6. Khuôn đúc với 3 hòm khuôn
3.1. Xác định mặt phân khuôn
Không đặt mặt phân khuôn qua chỗ có tiết diện thay đổi vì rất khó phát hiện sai lệch tâm giữa các bề mặt, khó gia công cắt gọt.
3.1.2. Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác lòng khuôn
Hình 3.7. Không chọn mặt phân khuôn tại B
3.1. Xác định mặt phân khuôn
Những bề mặt quan trọng cần chất lượng cao phải bố trí ở dưới hoặc hai bên vì bề mặt trên nguội sau nên có chứa nhiều tạp chất.
Chọn mặt phân khuôn sao cho hướng kết tinh từ xa chuyển dần về chân đậu ngót hoặc hệ thống rót. Nói cách khác là nên đặt các phần thành mỏng xuống dưới, hệ thống rót và đậu ngót đặt ở phần tập trung kim loại nhiều nhất.
Chọn mặt phân khuôn tính đến vị trí đặt hệ thống rót để đảm bảo kim loại lỏng điền đầy nhanh, không tạo dòng chảy rối làm hỏng khuôn (sát ngang mặt phân khuôn)
3.1.3. Chọn mặt phân khuôn đảm bảo chất lượng hợp kim đúc
3.1. Xác định mặt phân khuôn
3.1.3. Chọn mặt phân khuôn đảm bảo chất lượng hợp kim đúc
Hình 3.8. Các phương án dẫn kim loại lỏng vào lòng khuôn
Chương 3
Thiết kế, chế tạo khuôn đúc
3.1. Xác định mặt phân khuôn 3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.4. Lắp khuôn
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt
CHẾ TẠO PHÔI
3.2. Thiết kế bộ mẫu
Mặt phân mẫu;
Hình dạng và mặt ngoài của mẫu;
Hình dạng của gối mẫu;
Vật liệu dự định để chế tạo mẫu.
3.2.1. Thiết kế mẫu
Bản vẽ mẫu được thiết kế trên cơ sở bản vẽ đúc, bao gồm các yếu tố thiết kế sau:
3.2. Thiết kế bộ mẫu
Xác định mặt phân mẫu: đa số mẫu đúc có mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn
Xác định hình dạng và kích thước tai mẫu: Tai mẫu in hình trong khuôn để tạo ra gối lõi. Sai số kích thước tai mẫu sẽ dẫn đến sai số kích thước lòng khuôn.
Kích thước và dung sai kích thước mẫu: kim loại lỏng khi đông đặc sẽ co lại nên thực chất kích thước mẫu phải tăng lên một lượng tương ứng với độ co của kim loại.
Xác định vật liệu chế tạo mẫu: gỗ, kim loại,…
Phần định vị khi ghép mẫu 3.2.1. Thiết kế mẫu
Từ đó, trình tự các bước thiết kế bản vẽ mẫu như sau:
3.2. Thiết kế bộ mẫu 3.2.1. Thiết kế mẫu
Hình 3.9. a) Bản vẽ chi tiết; b, d) Bản vẽ đúc; c, e) Bản vẽ mẫu
3.2. Thiết kế bộ mẫu 3.2.2. Thiết kế lõi và hộp lõi
Lõi là bộ phận của khuôn đúc để tạo ra phần lõm cần có trong vật đúc. Do đó, lõi có hình dạng và kích thước tương ứng với phần lỗ hoặc lõm cần có:
Hình 3.10. Cầu tạo lõi cát đơn giản
1. Xương kim loại; 2. Hỗn hợp lõi; 3. Rãnh thoát khí
3.2. Thiết kế bộ mẫu 3.2.2. Thiết kế lõi và hộp lõi
Thành lập bản vẽ hộp lõi;
Xác định mặt phân hộp lõi;
Xác định kích thước và dung sai kích thước mẫu.
Xác định vật liệu chế tạo hộp lõi: gỗ, kim loại,…
Từ đó, trình tự các bước thiết kế hộp lõi bao gồm:
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi Yêu cầu của hệ thống rót:
a. Hệ thống rót
Dòng chảy kim loại phải êm, liên tục, không gây va đập, bắn tóe, không tạo xoáy;
Không dẫn xỉ, khí và các tạp chất vào lòng khuôn;
Điền đầy khuôn nhanh, không làm hao phí nhiệt làm giảm độ chảy loãng của hợp kim đúc;
Điều hòa được nhiệt trong lòng khuôn, tạo điều kiện đông đặc theo hướng có lợi nhất, có khả năng bổ sung kim loại;
Không hao phí nhiều kim loại cho hệ thống.
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi a. Hệ thống rót
Hình 3.11. Các kiểu rót thường dùng
a) Rót bên hông; b) Rót trên xuống; c) Rót dưới lên
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi
Hình 3.12. Hệ thống rót tiêu chuẩn
1. Cốc rót; 2. Ống dẫn; 3. Rãnh lọc xỉ; 4. Rãnh dẫn
Cấu tạo của hệ thống rót:
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi
Hình 3.13. Các loại cốc rót thông thường
Cốc rót là phần trên cùng của hệ thống, chứa kim loại lỏng khi chảy tiếp vào bộ phận dưới nhằm loại bỏ 1 phần tạp chất, xỉ nổi trên mặt.
Cấu tạo của hệ thống rót:
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi
Hình 3.14. Các loại cốc rót đặc biệt
a) Cốc có màng lọc; b) Cốc có màng ngăn; c) Cốc có nút; d) Cốc ly tâm
Cấu tạo của hệ thống rót:
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi
Ống rót là phần nối tiếp từ cốc rót xuống dưới. Dòng kim loại trong ống có gia tốc, ống càng cao, vận tốc dòng càng tang. Ống rót được tạo từ mẫu ống rót nên có độ côn rút mẫu.
Cấu tạo của hệ thống rót:
Hình 3.15. Ống rót trong khuôn kim loại để hạn chế bớt dòng chảy a) Ống rót có bậc; b) Ống rót hình sin
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi
Rãnh lọc xỉ nằm ngay dưới chân ống rót, ở trên khuôn, sát phần mặt khuôn. Rãnh nằm ngang nên tốc độ dòng chảy giảm.
Cấu tạo của hệ thống rót:
Hình 3.16. Tiết diện ngang rãnh lọc xỉ
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi
Rãnh dẫn: nằm dưới rãnh lọc xỉ, nằm ở phần khuôn sát mặt phân khuôn ở khuôn dưới, hứng kim loại sạch đưa vào lòng khuôn.
Cấu tạo của hệ thống rót:
Hình 3.17. Tiết diện rãnh dẫn hình thang
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi Cấu tạo của hệ thống rót:
Hình 3.18. Các loại rãnh dẫn khác
a) Dẫn nhiều tầng; b) Dẫn qua khe mỏng; c) Dẫn kiểu giọt mưa
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi
Đậu ngót và đậu hơi cùng chung tác dụng, chứa kim loại lỏng nhằm bổ ngót cho vật đúc khi đông đặc. Khi chưa điền đầy đậu ngót làm chức năng đậu hơi (thoát hơi trong lòng khuôn).
b. Đậu ngót và đậu hơi
Hình 3.19. Các loại đậu ngót a) Đậu ngót cục bộ; b) Đậu ngót vòng
3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.2.3. Thiết kế hệ thống rót và đậu ngót, đậu hơi b. Đậu ngót và đậu hơi
Đậu ngót phải đặt ở chỗ cao và tập trung kim loại;
Phải có độ cao ngang mặt thoáng với cốc rót, phải đủ áp lực thủy tĩnh để bổ ngót tốt;
Phải nguội cuối cùng và có thể tích đủ lớn để bổ ngót;
Không gây khó khan cho công nghệ làm khuôn và không lãng phí kim loại;
Chân đậu ngót phải dễ cắt, không làm hỏng bề mặt gia công.
Chương 3
Thiết kế, chế tạo khuôn đúc
3.1. Xác định mặt phân khuôn 3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.4. Lắp khuôn
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt
CHẾ TẠO PHÔI
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Độ bền: đảm bảo không bị phá hỏng khi chế tạo, lắp ráp, vận chuyển hoặc tác dụng của dòng chảy kim loại;
Tính lún: đảm bảo thể tích các phần khuôn có sự co dãn dưới áp lực khi kim loại co;
Tính dẻo: in hình rõ nét của mẫu và hộp lõi tạo ra hình dạng và kích thước đúng
Tính công nghệ: tính điền đầy, tính ổn định hóa nhiệt, tính chống ẩm, tính thông khí, tính nhiệt lý.
3.3.1. Vật liệu làm khuôn và lõi
Yêu cầu của vật liệu làm khuôn và lõi:
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Cát;
Đất sét;
Hỗn hợp cát và đất sét
3.3.1. Vật liệu làm khuôn và lõi
Vật liệu làm khuôn và lõi thường dùng:
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Khuôn có 2 hòm khuôn:
• Chọn kích thước hòm khuôn thích hợp;
• Hỗn hợp khuôn phải có độ đầm chặt đủ lớn, cần tăng độ thông khí phải xăm hơi;
• Tạo khả nặng định vị và kẹp chặt thuận tiện để đảm bảo độ chính xác lòng khuôn;
• Vật đúc có khối lượng lớn phải chọn hòm khuôn có gờ giữ hỗn hợp bên trong để thuận tiện khi thao tác;
• Tạo lỗ thông hơi ra ngoài cho cả 2 loại lõi ngang và đứng.
3.3.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay a. Chế tạo khuôn bằng tay
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.3.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay
a. Chế tạo khuôn bằng tay
Hình 3.20. Sơ đồ quá trình làm khuôn trong 2 hòm khuôn
a) Mẫu; b) Làm nữa khuôn dưới; c) Làm nửa khuôn trên; d,e) Rút mẫu; f) lắp khuôn
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.3.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay
a. Chế tạo khuôn bằng tay
Hình 3.21. Sơ đồ quá trình làm khuôn xén
a) Mẫu; b) Làm nữa khuôn dưới; c) Làm nửa khuôn dưới đã xén phần cát 4 trên mẫu 1;
d) Làm nửa khuôn trên; 1 - Mẫu; 2 - Tấm mẫu; 3 – Lõi; 4 – Phần khuôn xén
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Khuôn làm trên nền xưởng với 1 hòm khuôn:
3.3.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay a. Chế tạo khuôn bằng tay
Hình 3.22. Khuôn đúc trên nền xưởng
1 – Xỉ; 2 - Ống thông hơi; 3 – Khuôn trên; 4 – Chốt định vị; 5 – Cốc đậu ngót; 6 – Cốc đậu rót 7 – Xương kim loại; 8 – Khuôn dưới; 9 – Lòng khuôn
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Lõi đúc phải có xương để đủ bền khi chịu lực;
Phải có rãnh, lỗ thông khí đủ để thoát hết khí ra ngoài;
Lõi lớn nên độn them các loại vật liệu khác để tiết kiệm;
Bề mặt thân lõi phải sơn chống cháy để tránh cháy cát lỗ vật đúc;
Sau khi hong khô, lõi phải sấy ở nhiệt độ thích hợp để tăng thông khí (150 ~ 400oC);
Để tránh biến dạng lõi, sau khí lấy lõi ra khỏi hộp lõi cần xác định ngay vị trí cố định trên tấm kim loại phẳng hoặc tấm kim loại có đệm cát mịn và khô.
3.3.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay b. Chế tạo lõi bằng tay
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.3.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay
b. Chế tạo lõi bằng tay
Hình 3.23. Cấu tạo lõi, hộp lõi a, b) Cấu tạo lõi; c) Hộp lõi 2 nửa
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Đầm chặt hỗn hợp:
• Đầm chặt bằng máy ép từ trên xuống hoặc từ dưới lên 3.3.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy
a. Chế tạo khuôn
Hình 3.24. Làm khuôn bằng máy ép. a) Ép từ trên xuống; b) Ép từ dưới lên
1 – Xà ngang; 2 – Chày ép; 3 – Hòm khuôn phụ; 4 – Hỗn hợp bổ sung; 5 – Hòm khuôn chính;
6 – Mẫu đúc; 7 – Xilanh; 8 – Khí nén; 9 – Pittong
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Đầm chặt hỗn hợp:
• Đầm chặt bằng máy dần
3.3.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy a. Chế tạo khuôn
Hình 3.25. Đầm chặt bằng máy dần
1 – Khôn chính; 2 – Mẫu đúc; 3 – Bàn máy; 4 – Pittong; 5 – Xy lanh; 6 – Khí vào; 7 – Khí thoát
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Đầm chặt hỗn hợp:
• Đầm chặt bằng máy hỗn hợp vừa dần vừa ép 3.3.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy
a. Chế tạo khuôn
Hình 3.26. Máy vừa dần vừa ép
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Rút mẫu:
• Rút mẫu bằng thanh đẩy
3.3.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy a. Chế tạo khuôn
Hình 3.27. Rút mẫu bằng thanh đẩy 1 – Mẫu; 2 – Các que đẩy; 3 - Khuôn
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Rút mẫu:
• Rút mẫu bằng quay hoặc lật 3.3.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy
a. Chế tạo khuôn
Hình 3.28. Rút mẫu bằng lật
1 – Bàn lật; 2 – Trục quay; 3 – Bàn đỡ
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
Có thể dùng các phương pháp làm khuôn ở trên để tạo lõi. Ngoài ra có thể sử dụng một số máy làm lõi riêng:
3.3.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy b. Chế tạo lõi
Hình 3.29. Máy nhồi đẩy
Chương 3
Thiết kế, chế tạo khuôn đúc
3.1. Xác định mặt phân khuôn 3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.4. Lắp khuôn
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt
CHẾ TẠO PHÔI
3.4. Lắp khuôn
Các nữa khuôn và lõi phải được sấy khô và kiểm tra kỹ càng;
Việc định vị lõi (nếu có) phải chắc chắn và chính xác. Có hệ thống thoát khí cho lõi;
Đảm bảo độ kín khít ở mặt khuôn Yêu cầu khi lắp khuôn:
3.4. Lắp khuôn 3.4.1. Lắp ráp lõi
Hình 3.30. a) Các loại con mã; b) Cách lắp con mã
Lõi được lắp vào khuôn nhờ gối lõi do tai mẫu tạo ra;
Nếu lõi làm bằng cát có chiều dài công xôn lớn phải được gia cố thêm bằng con mã;
3.4. Lắp khuôn 3.4.2. Lắp khuôn
Các nửa khuôn ghép với nhau đúng vị trí định vị để tránh lệch lòng khuôn;
Đối với khuôn cát, giữa các mặt lắp ráp phải có lớp dính bằng đất sét để tránh rò kim loại lỏng;
Kẹp chặt hoặc đè khuôn để chống lại lực đẩy của kim loại lỏng;
Kiểm tra vị trí và độ ngang bằng của cốc rót, đậu ngót;
Khuôn lắp xong không nên để lâu mới rót vì có thể bị hút ẩm từ môi trường với khuôn cát và bẩn bề mặt với các loại khuôn khác
Chương 3
Thiết kế, chế tạo khuôn đúc
3.1. Xác định mặt phân khuôn 3.2. Thiết kế bộ mẫu
3.3. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi 3.4. Lắp khuôn
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt
CHẾ TẠO PHÔI
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt 3.5.1. Đúc trong khuôn kim loại
Thực chất đúc trong khuôn kim loại là điền đầy kim loại lỏng vào khuôn chế tạo bằng kim loại.
Ưu điểm:
• Tốc độ kết tinh của hợp kim đúc lớn nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp kim lỏng với thành khuôn cao, do đó cơ tính của vật đúc đảm bảo tốt;
• Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao nên tạo ra chất lượng vật đúc tốt;
• Tuổi thọ của khuôn kim loại cao;
• Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn nên nâng cao năng suất, giảm giá thành
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt 3.5.1. Đúc trong khuôn kim loại
Thực chất đúc trong khuôn kim loại là điền đầy kim loại lỏng vào khuôn chế tạo bằng kim loại.
Nhược điểm:
• Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc quá phức tạp, thành mỏng và khối lượng lớn;
• Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí. Điều này sẽ gây ra những khuyết tật của vật đúc;
• Giá thành chế tạo khuôn cao;
• Phương pháp này chỉ thích hợp trong dạng sản xuất hàng loạt với vật đúc đơn giản, nhỏ hoặc trung bình.
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt 3.5.2. Đúc ly tâm
Thực chất đúc ly tâm là điền đầy hợp kim lỏng vào khuôn quay. Nhờ lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố lên thành khuôn và đông đặc tại đó.
Hình 3.31. Sơ đồ đúc ly tâm
a) Đúc ly tâm đứng; b) Đúc ly tâm ngang
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt 3.5.2. Đúc ly tâm
Hình 3.31 a. Quá trình đúc ly tâm
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt 3.5.2. Đúc ly tâm
Ưu điểm:
• Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót;
• Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao;
• Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí kim loại;
• Tạo ra vật đúc gồm một vài kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc.
3.5. Một số phương pháp đúc đặc biệt 3.5.2. Đúc ly tâm
Nhược điểm:
• Có hiện tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang của vật đúc, do mỗi phần tử có khối lượng khác nhau chịu lực ly tâm khác nhau;
• Khi đúc ống, đường kính lỗ kém chính xác và có chất lượng bề mặt kém;