CHƢƠNG 4
MỘT SỐ
PHƢƠNG PHÁP ĐÚC
ĐÚC TRONG KHUÔN CÁT-SÉT
PHẦN 1
1 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.MỞ ĐẦU
Đúc trong khuôn cát-sét: là phương
pháp đúc mà khuôn đúc được chế tạo
bằng HHLK và HHLR có thành phần chủ
yếu là cát và sét
2 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.1. Quá trình đúc trong
khuôn cát-sét
Giống như các pp đúc khuôn cát truyền
thống khác, gồm 3 giai đoạn chính:
1. Giai đoạn trƣớc khi đúc:
- Thiết kế đúc
- Chế tạo bộ mẫu; chế tạo hòm khuôn
- Chuẩn bị HHLK, HHL
62 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 116 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4: Một số phương pháp đúc (Phần 1) - Nguyễn Ngọc Hà, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
R
- Chế tạo khuôn, ruột
- Sấy khuôn, ruột
- Ráp khuôn
3 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1.1. Quá trình đúc trong
khuôn cát-sét
2. Giai đoạn đúc:
- Nấu luyện HK đúc
- Rót khuôn; để nguội khuôn
3. Giai đoạn sau đúc:
- Phá dỡ khuôn
- Làm sạch vật đúc
- Gia công cơ khí
- Nhiệt luyện; sơn, mạ
- Kiểm tra sản phẩm
4 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Quá trình SX đúc trong khuôn cát
Hỗn hợp
làm khuôn
Hộp lõi Hỗn hợp
làm lõi
Mẫu đúc Lò đúc Nhiên liệu Nguyên liệu
kim loại
Làm
khuôn
Sấy khuôn
Rót khuôn
Biến tính
Nấu kim loại
Ph khuôn, lõi
Sấy lõi
Làm sạch vật đúc
Kiểm tra Phế phẩm
Vật đúc
Lắp ráp khuôn, lõi
Làm lõi
Khuôn khô
Khuôn tươi
5 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6
1.2. Đặc điểm khuôn cát – sét
Ƣu điểm
Có khả năng tạo hình các vật đúc lớn và
phức tạp
Phù hợp với tất cả các loại hình sản xuất
Trang thiết bị, công nghệ đơn giản, chi phí
thấp
HHLK tái sử dụng nhiều lần
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7
Nhƣợc điểm
Năng suất thấp
Độ chính xác và độ bóng bề mặt vật đúc
thấp
Lượng dư gia công lớn tiêu tốn nhiều
kim loại, chi phí gia công cắt gọt lớn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8
1.3. Phạm vi sử dụng
Dùng trong mọi loại hình sản xuất; sản phẩm
yêu cầu chất lượng bề mặt không cao
Dùng trong sản xuất các vật đúc lớn, hình
dạng phức tạp mà nếu đúc bằng các phương
pháp khác (đúc trong khuôn kim loại tĩnh,
đúc áp lực ) thì khó gia công khuôn, chi
phí cao
9 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2. CÁC LOẠI KHUÔN CÁT-SÉT
2.1. Khuôn cát – sét tƣơi
2.1.1. Đặc điểm chung
Khuôn cát-sét không qua sấy
Chu kỳ sản xuất ngắn, giá thành thấp
Dễ cơ khí hóa
Dễ phá khuôn
Do độ ẩm cao, độ bền thấp dễ gây rỗ khí, vỡ
cát, biến dạng khuôn
Dùng đúc các vật đúc nhỏ, không yêu cầu cao
về chất lượng
10 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.1.2. Đặc điểm kỹ thuật cần quan tâm
Do lượng sét và nước trong HHLK ít
HHLK kém dẻo
Cần chú ý chống mất ẩm (tránh rã cát ở
bề mặt khuôn) nhưng vẫn bảo đảm ít ẩm
Cát phải có cỡ hạt nhỏ đủ bền, bề mặt
vật đúc nhẵn
11 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.1.3.Các biện pháp đảm bảo
chất lƣợng
Tăng bền cho HHLK:
- Dùng sét có độ dính kết cao
- Xử lý hoạt hóa sét
- Dùng thêm chất dính hữu cơ: nước bả giấy, mật
mía
Cho thêm dextrin vào HHLK để giữ ẩm
Dùng khuôn cao áp (ép dưới áp lực cao)
12 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.2. Khuôn khô
2.2.1. Đặc điểm chung
Do được sấy nên khuôn bền
Độ ẩm thấp nên vật đúc ít bị rỗ khí
Chu kỳ sản xuất dài, tốn kém: 150 –
4500C trong 8 – 48 giờ
Khuôn có thể bị biến dạng, nứt do sấy
Khó phá khuôn
Dùng đúc các vật đúc lớn, vật đúc có yêu
cầu cao
13 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.2.2.Đặc điểm kỹ thuật cần quan tâm
HHLK dùng nhiều sét và nước hơn so với
khuôn tươi HHLK dẻo, dễ giã chặt, dễ
sửa
Cho phép dùng cát cỡ hạt to hơn (không
kén như khuôn tươi). Phải chú ý sơn
khuôn tốt
Phải sấy khuôn đúng kỹ thuật
14 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.3. Khuôn sấy bề mặt
2.3.1. Đặc điểm chung
Khuôn được sấy khô vài cm ở lớp bề mặt rồi ráp
khuôn rót ngay. Là xu hướng công nghệ chủ yếu
cho các sản phẩm đúc lớn
Giữ được ưu điểm của khuôn tươi: ít tốn kém,
dễ phá khuôn, chu kỳ sản xuất ngắn nhưng vẫn
bảo đảm độ bền
Chất lượng VĐ tốt nếu sấy xong rót khuôn ngay
Khi sấy, ngay sau lớp bề mặt đã khô hình thành
vùng ngưng tụ hơi nước có độ ẩm cao. Nếu để
khuôn đủ lâu, lớp cát khô bề mặt bị hút ẩm lại
15 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.3.2.Đặc điểm kỹ thuật cần quan tâm
Thành phần HHLK gần giống khuôn tươi:
ít sét, độ ẩm phải khống chế chặt chẽ
Có thể thêm các chất phụ gia hữu cơ có
khả năng đông rắn dưới tác dụng nhiệt:
nước bã giấy, bột bitum
Có thể sấy khuôn bằng các cách sau:
- Sơn tự cháy (lớp khô 1-4mm)
- Mỏ đốt dùng dầu, gas
- Lò sấy di động
16 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.4. Khuôn bán vĩnh cửu
2.4.1. Đặc điểm chung
Khuôn làm bằng hỗn hợp cát đặc biệt và
có lượng sét nhiều, qua nung có thể đúc
5-100 lần
Độ bền khuôn cao
Rút ngắn thời gian sản xuất
Tiết kiệm VLLK và diện tích xưởng
Dùng đúc các chi tiết lớn có hình dạng
đơn giản: chảo gang, ống, bệ máy
17 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.4.2. Đặc điểm kỹ thuật cần quan tâm
Lượng sét nhiều: 20-30%
Khi làm khuôn cần giã chặt, có dùng
xương
Phải nung sấy kỹ:
- Hong gió 5 – 15 giờ, thậm chí cả tuần
- Sấy 300-4000C trong 10-15 giờ
- Sửa chỗ nứt và sấy tiếp trong 8-10 giờ
- Sơn bề mặt rồi sấy lại
18 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.5. So sánh các loại khuôn
Chỉ
tiêu so
sánh
Khuôn
tƣơi
Khuôn khô Khuôn
sấy bề
mặt
Khuôn bán
vĩnh cửu
Khuôn
không sấy
Khuôn sấy
kỹ trước khi
rót
Khuôn sấy
bề mặt
trước khi
rót
Khuôn được
nung để sử
dụng nhiều lần
Độ bền Thấp Cao Cao ở lớp
bề mặt
Rất cao
HHLK Cát: chú ý
độ hạt; sét:
ít (4-6%)
Cát: cho
phép hạt to;
sét: 10-15%
Cát: chú ý
độ hạt; sét:
ít (4-6%)
Cát: cho phép
hạt to, loại đặc
biệt; sét: 20-
30%
19 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.5. So sánh các loại khuôn
Chỉ
tiêu so
sánh
Khuôn
tƣơi
Khuôn khô Khuôn
sấy bề
mặt
Khuôn
bán vĩnh
cửu
Đặc
điểm
Dễ bị rỗ khí
Biến dạng
khi đúc VĐ
lớn
Ít bị rỗ khí
Biến dạng
khi sấy
Sấy dài
Cần rót
ngay sau
khi sấy; sấy
ngắn
Thời gian
sấy rất dài
Ứng
dụng
Vật đúc nhỏ,
không yêu
cầu cao
Vật đúc
trung bình,
lớn
Vật đúc
nhỏ, trung
bình
Vật đúc lớn,
đơn giản
Chi phí Rẻ nhất Cao nhất Thích hợp Thích hợp
20 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3. CHẾ TẠO KHUÔN
3.1. Dụng cụ làm khuôn
3.3.1. Hòm khuôn cơ bản
Hòm khuôn trên
Hòm khuôn dưới
Chốt định vị
Kích thước nhỏ: dưới
800 mm
Gỗ, kim loại
21 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.1.2. Hòm khuôn lớn
Thanh ngang, xương
tăng bền
Hợp kim nhôm đúc,
gang đúc, thép hàn
22 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.1.3. Hòm khuôn có thể mở
Làm khuôn xong, đặt
xuống nền, mở chốt,
lấy hòm khuôn ra
Tiết kiệm được hòm
khuôn
Dùng làm khuôn nhỏ
23 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.1.4. Dụng cụ làm, sửa khuôn
Chày đầm khuôn
Bay sửa khuôn
Mẫu cho cốc rót
Mẫu cho đậu hơi
24 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.1.5. Dụng cụ lay, rút mẫu
25 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.1.6. Tấm đỡ mẫu, tạ đè
26 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2. Bộ mẫu
Mẫu nguyên
Mẫu bổ đôi
Tấm mẫu một mặt
27 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2. Bộ mẫu
Tấm mẫu 2 mặt Tấm mẫu định hình
28 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
So sánh các loại mẫu
a. Mẫu nguyên; b. Mẫu bổ đôi;
c. Tấm mẫu 2 mặt; d. Tấm mẫu 1 mặt
29 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3. Làm khuôn dƣới nền
3.3.1. Đặc điểm
Nửa khuôn dưới chính
là nền cát của xưởng
Năng suất làm khuôn
thấp
Chất lượng khuôn
không cao: Độ chặt
của HHLK khó bảo
đảm, dễ ngấm nước
rỗ khí
30
3.3.2.Phạm vi sử dụng
Đúc những mặt
hàng yêu cầu chất
lượng không cao,
sản xuất đơn chiếc
Vật đúc cực lớn
Không thể tạo mẫu,
dùng ngay chính chi
tiết đúc để làm mẫu
3.3.3. Làm khuôn với đệm cát mềm
(cho vật đúc nhỏ và trung bình)
Đặt trên nền xưởng 2
thanh dầm thép song song
nhau trên cùng độ cao
Đào bỏ HHLK giữa 2 dầm
Đổ đầy HH cát đệm vào hố
Dùng thước san phẳng HH
Tạo lớp cát mặt 10 – 20mm
trên bề mặt đệm
Đặt các thanh đệm gỗ dày
khoảng 10mm lên trên các
đoạn ray.
Dùng thước san bằng lớp
hỗn hợp cát mặt
Lấy các thanh đệm gỗ khỏi
các dầm
Đầm lún lớp HH cát mặt
xuống ngang bằng mặt trên
các dầm
Đặt mẫu vật đúc xuống đệm
mềm vừa tạo thành, tiến
hành làm khuôn
.
32 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Quá trình tạo đệm mềm
33 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.4. Làm khuôn với đệm cát cứng
(cho vật đúc lớn)
Đào hố xuống nền xưởng (sâu 500-700mm,
chiều dài & rộng hơn kích thước mẫu 200-
300mm)
Đầm chặt đáy hố (dùng chày)
Đổ vào đáy hố lớp độn xốp (xỉ) 100-200mm
Phủ tiếp lớp chiếu gai 30-40mm
Đặt các ống thép nối thông chất độn
Đổ HH cát đệm, đầm chặt từng lớp 100-150mm
Dùng dùi xiên tạo đường thông khí trong HHLK
34 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.4. Làm khuôn với đệm cát cứng
Tạo lớp cát mặt bằng HHLK 50-150mm (sau khi
đầm san phẳng theo hình dạng bề mặt mẫu)
Đặt mẫu vào khoang
Mẫu
Lỗ thông
khí
Ống thép
HHLK
Chiếu gai Xỉ
35 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4. Làm khuôn trong các hòm khuôn
3.4.1. Đặc điểm
Là phương pháp làm khuôn phổ biến nhất,
khuôn được làm chủ yếu từ 2 hòm: HK
trên và HK dưới
Dễ cơ khí hóa, năng suất cao
Chất lượng bảo đảm, ổn định
Cần nhiều HK, lắp lẫn chính xác
36 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4.2. Làm khuôn với mẫu nguyên khối
Cho chi tiết có hình
dạng đơn giản, nằm
trong 2 HK. Độ chính
xác không cao
Chi tiết có một mặt
phẳng, có thể nằm
trong 1 HK mà vẫn có
thể rút mẫu dễ dàng
37 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4.3. Làm khuôn với mẫu bổ đôi
Dùng cho các chi tiết
có hình dạng phức tạp
hoặc trụ tròn
Hai nửa mẫu nằm
trong 2 HK, mặt ráp
khuôn (MRK) trùng với
mặt phân mẫu (MPM)
38 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4.3. Làm khuôn với mẫu bổ đôi
Mẫu thường bổ đôi qua mặt
đối xứng hoặc qua đầu gác
ruột
Để ghép chính xác 2 nửa
mẫu: dùng chốt cho nửa
mẫu trên và lỗ chốt ở nửa
mẫu dưới
39 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4.3. Làm khuôn với mẫu bổ đôi
a) 2 nửa mẫu
b) - Đặt nửa mẫu dưới trên tấm
đỡ mẫu
- Đầm khuôn dưới
- Gạt phẳng
- Xiên hơi
c) - Lật 1800 khuôn dưới
- Lắp nửa mẫu trên vào nửa
mẫu dưới
- Lắp mẫu đậu rót, đậu hơi
- Lắp HK trên vào HK dưới
- Rắc cát phân cách
- Đầm khuôn trên; rút mẫu
đậu rót, đậu hơi
3.4.3. Làm khuôn với mẫu bổ đôi
d)- Nhấc khuôn trên ra
- Rút mẫu khỏi khuôn
dưới
- Sửa khuôn dưới
e)- Rút mẫu khỏi khuôn
trên
- Sửa khuôn trên
f) - Đặt ruột; lắp khuôn
trên vào khuôn dưới
- Rót khuôn
g) Vật đúc
3.4.4. Làm khuôn bằng hòm khuôn giả
Đặt HK rỗng lên tấm đỡ;
MPK ở dưới; dầm HHLK
(có lượng sét cao để tạo
độ bền)
Quay lật HK giả (1)180 độ
Từ phía MPK khoét 1 hõm
sâu vào HH tương ứng
với phần nhô ra của mẫu
nguyên khối
Đặt mẫu VĐ vào hõm sâu
đó, dùng búa và thanh gỗ
áp lên mẫu đóng lún
xuống (a)
Lấy mẫu ra khỏi hõm sâu;
cho thêm HHLK vào những
chỗ mà mẫu không tạo
thành vết in trong hòm
khuôn giả
3.4.4.Làm khuôn bằng hòm khuôn giả
Đặt mẫu vào lại hõm sâu
trong hòm khuôn giả.
Miết phẳng MPK quanh mẫu
Lắp HK dưới 2 lên HK giả 1
nhờ các chốt định vị (b)
Rắc cát phân cách lên bề
mặt ráp khuôn của HK giả
Chế tạo nữa khuôn dưới
theo cách thông thường
Tách lấy nửa khuôn dưới
cùng với mẫu ra khỏi HK giả
Quay lật nữa khuôn dưới
cùng với mẫu 180 độ và đặt
lên tấm đỡ
Lắp HK trên 3 lên nữa
khuôn dưới; tiến hành làm
khuôn trên (c)
Tách hai nữa khuôn; lấy
mẫu, tinh sửa; ráp khuôn
chuẩn bị chờ rót (d)
Thí dụ về làm khuôn bằng
hòm khuôn giả
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 44
Thí dụ về làm khuôn bằng
hòm khuôn giả
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 45
3.4.5. Làm khuôn chồng
Đặt HK giữa và mẫu vật
đúc lên tấm đỡ mẫu
Làm khuôn trong hòm giữa
theo pp thông thường
Lắp đặt HK dưới lên hòm
khuôn giữa đã làm xong;
tiến hành làm khuôn
Đặt tấm đỡ lên trên phần
khuôn dưới, bắt chặt nó
với tấm đỡ mẫu cùng các
phần giữa và dưới của
khuôn
Quay lật 180o cả khối
khuôn cùng tấm đỡ
46
3.4.5. Làm khuôn chồng
Đặt HK trên lên hòm giữa;
tiến hành làm khuôn theo
pp thường dùng
Lần lượt nhấc tách phần
trên rồi sau đó phân giữa
khuôn, lấy các phần mẫu
vật đúc ra khỏi khuôn
Tinh sửa; lắp đặt ruột; ráp
khuôn; chuẩn bị rót
47
3.4.6. Làm khuôn có xén cát
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 48
3.4.7. Làm khuôn bằng dƣỡng gạt
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 49
Các phƣơng pháp làm khuôn khác
(Tham khảo: “Công nghệ đúc, NXB ĐHQG,
Đặng Mậu Chiến)
• Làm khuôn có miếng rời
• Làm khuôn dùng miếng chao
• Làm khuôn dùng ruột khô
50 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Nhận xét
Với nhiều phương pháp làm khuôn khác
nhau có chế tạo vật đúc có hình dạng cực
kỳ phức tạp
Đòi hỏi người thiết kế đúc phải có trí
tưởng tượng tốt, có tính sáng tạo
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 51
3.5. Cơ khí hóa việc làm khuôn
3.5.1.Mục tiêu
Tăng năng suất
Ổn định chất lượng khuôn
vật đúc chính xác hơn, ít khuyết tật
Giảm lao động nặng nhọc
52 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.2.Các khâu cần đƣợc cơ khí hóa
1. Xử lý hỗn hợp làm khuôn đã sử dụng:
- Đập, sàng
- Tuyển từ
2. Chế tạo HHLK: trộn, đánh tơi
3. Cấp HHLK: thay cho dùng xẻng xúc
HHLK đổ vào khuôn (dùng bunker có cơ
cấu định lượng)
4. Đầm chặt: nén ép, dằn, li tâm
53 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.2.Các khâu cần đƣợc cơ khí hóa
5. Rút mẫu: chốt đẩy HK, bàn lật
6. Làm ruột
7. Vận chuyển: chuyển khuôn đã làm xong,
chuyển HK rỗng tới máy
8. Rót khuôn: sử dụng monorail, cầu trục
9. Phá khuôn: sàng rung
10. Làm sạch vật đúc
54 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.6.Các nguyên lý làm khuôn bằng máy
3.6.1.Các phƣơng pháp ép
a. Ép bằng tấm ép phẳng
Sơ đồ ép trên (a), ép dưới (b), ép từ 2 phía (c)
1 – tấm ép, 2 – khung phụ, 3 – hòm khuôn, 4 – mẫu, 5 – tấm mẫu, 6 – bàn máy,
7 – khối cát trong khung phụ dưới, 8 khung phụ.
55 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
b. Ép bằng tấm ép định hình
56 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
c. Ép bằng đầu ép nhiều piston
Đầu ép nhiều pittong
a) đầu ép pittong thủy lực, b) đầu ép pittong loxo
1– chày ép, 2 – cần chày ép, 3 – pittong, 4 – thân đầu ép, 5 –
tấm mẫu, 6 – mẫu, 7 – cần chày ép, 8 – lò xo
57 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
d. Ép bằng màng ép mềm
Đầu ép màng ép mềm
1 – màng đàn hồi, 2 – than đầu ép, 3 – vật thể ép, 4 – hòm
khuôn, 5 – tấm mẫu, 6 – chất lỏng hoặc vật liệu đàn hồi
58 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.6.2. Phƣơng pháp dằn
Khí nén 7 atm
Ồn
Thời gian làm khuôn dài; tốn nhiều công
Dùng tốt với khuôn cao nhưng phải ép
thêm
59 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.6.2. Phƣơng pháp dằn
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 60
Dằn không có bộ phận giảm chấn
a) vị trí thấp, b) vị trí cao: 1 bàn dằn,
2 – pittong dằn, 3 – lỗ nạp, 4 – lỗ xả.
Dằn có bộ phận giảm chấn
a) vị trí thấp, b) vị trí cao: 1 – pittong
dằn, 2 – than máy dằn, 3 – xi lanh dằn,
4 – lò xo giảm chấn, 5 – lỗ nạp khí
nén, 6 – lỗ xả
3.6.3. Phƣơng pháp dằn + ép
Hiệu quả cao hơn
máy chỉ dằn hoặc ép
61 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.6.4. Phƣơng pháp ném cát
Dùng lực li tâm
ném từng nắm cát
vào khuôn
Dùng cho khuôn rất
lớn
Năng suất cao
Độ đầm chặt đều
62 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_cong_nghe_duc_chuong_4_mot_so_phuong_phap_duc_phan.pdf