CHƢƠNG 4
MỘT SỐ
PHƢƠNG PHÁP ĐÚC
PHẦN 3
ĐÚC ÁP LỰC
1 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Từ khóa
- Die Casting
- Pressure Die Casting
- High Pressure Die Casting
- Low Pressure Die Casting
2 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1. NGUYÊN LÝ
Khuôn: kim loại
Kim loại lỏng được
điền đầy khuôn
dưới áp lực
3 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1. NGUYÊN LÝ
(1): Kim loại lỏng được
rót vào buồng ép qua
lỗ rót
(2): Piston ép đẩy KL
điền đầy hốc khuôn
(3): KL đông đặc, nửa
khuôn động (bên
58 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 138 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4: Một số phương pháp đúc (Phần 3) - Nguyễn Ngọc Hà, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
trái)
mang vật đúc rời nửa
khuơn tĩnh. Vật đúc
được đẩy ra khỏi nửa
khuơn động nhờ các
chốt đẩy
4 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2. NHỮNG ĐẶC ĐiỂM CỦA ViỆC
ĐiỀN ĐẦY HỐC KHUƠN
2.1. Quá trình điền đầy khuơn
Với áp lực ép từ vài trăm đến vài ngàn
kG/cm2 (đúc áp lực cao)
Xảy ra trong vịng vài phần mười đến vài
phần trăm giây
Với vận tốc nạp (vận tốc KL lỏng đi qua
rãnh dẫn) rất cao: 20 – 120 m/s đúc
được những vật đúc rất mỏng
5 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.2. Chuyển động của KL lỏng
trong hốc khuơn
Tính chất chuyển động của KL lỏng
trong hốc khuơn phụ thuộc:
- Vận tốc nạp (vnạp)
- Độ nhớt & sức căng bề mặt của KL lỏng
- Tương quan giữa chiều dày thành rãnh
dẫn & chiều dày vật đúc
- Các điều kiện nhiệt
6 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.2.1. Chuyển động êm
Xảy ra khi vnạp nhỏ
Sử dụng với các vật đúc cĩ hình dạng
đơn giản, bằng hợp kim cĩ khoảng kết
tinh rộng, địi hỏi cao về độ sít chặt
Chuyển động tầng Chuyển động rối
7 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.2.2. Chuyển động rối
Xảy ra khi vnạp tương đối lớn
Do chuyển động rối dịng KL lỏng cuốn
theo khí và các sản phẩm cháy của sơn
khuơn. Khí nằm lại trong vật đúc dưới
dạng rỗ kích thước 0,1-1,0 mm giảm
đáng kể cơ tính vật đúc
8 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.2.3. Chuyển động phân tán
Xảy ra khi vnạp lớn
Khi đập vào thành khuơn, dịng KL lỏng bắn tĩe,
tạo với khơng khí thành hệ phân tán. Lớp vỏ rắn
của VĐ cản trở việc thốt khí, khí nằm dưới dạng
rỗ khí cực nhỏ giảm cơ tính vật đúc (ít tác hại
hơn chuyển động rối)
Làm khuơn & ruột bị mịn nhanh, KL cĩ thể bám
dính vào khuơn
Đúc vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp, địi
hỏi cao về chất lượng bề mặt và độ nét các
đường viền
9 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Chuyển động phân tán
10 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3. ĐẶC ĐiỂM/PHẠM VI SỬ DỤNG
3.1. Ƣu điểm
VĐ đạt độ chính xác, độ bĩng bề mặt rất cao
hầu như khơng cần gia cơng cơ khí
Hồn tồn khơng sử dụng HHLK, HHLR
Cĩ thể đúc được vật đúc thành rất mỏng (<1mm)
Áp lực tác dụng lên KL lỏng cao, tác dụng nguội
nhanh của khuơn KL tổ chức HK đúc nhỏ mịn
Mức độ cơ khí hĩa, tự động hĩa cao điều kiện
lao động được cải thiện
Năng suất rất cao (cĩ thể 1000-3000 lần ép/giờ)
11 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.1. Ƣu điểm
12 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2.Nhƣợc điểm
Giá thành khuơn ép rất
cao, nhất là khi đúc các
HK cĩ nhiệt độ nĩng chảy
cao (HK Cu, thép )
Vật liệu làm khuơn: HK
chịu nĩng đặc biệt, gia
cơng cơ chính xác và
nhiệt luyện thích hợp
Kích cỡ vật đúc bị giới
hạn theo cỡ máy đúc
13 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2. Nhƣợc điểm
Dịng KLL chảy vào
khuơn cuốn theo bọt
khơng khí + VĐ đơng
đặc nhanh VĐ bị rỗ
khí khơng thể nhiệt
luyện vì khi nung, rỗ
khí nở ra làm biến
dạng VĐ
Tỉ lệ thành phẩm nhỏ
vì HTR lớn
14 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3. Phạm vi sử dụng
Chi tiết đúc cĩ:
- Kích thước nhỏ
- Yêu cầu rất cao về
chất lượng bề mặt và
độ chính xác về kích
thước
- Sản lượng đúc lớn
15 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3. Phạm vi sử dụng
HK dùng để đúc áp lực nên cĩ:
- Khoảng kết tinh hẹp để vật đúc cĩ độ sít chặt cao
- Độ chảy lỗng tốt, khơng bám dính khuơn
- Thành phần hĩa học ổn định khi giữ lâu trong lị
Các hợp kim thƣờng đúc áp lực
- Các HK Al đúc: AL2 (Al-Si), AL4 (Al-Mg-Mn-Si),
AL7 (Al-Cu), AL10B (Al-Si-Cu)
- Các HK đồng thau: LC59-1 (đồng thau chì),
AL80-3 (đồng thau silic)
- Thép
16 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3. Phạm vi sử dụng
17 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3. Phạm vi sử dụng
18 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4. KHUƠN ĐÚC ÁP LỰC
4.1. Yêu cầu đối với khuơn
Các yêu cầu giống như
khuơn kim loại tĩnh, ngồi
ra:
Chịu được nhiệt độ cao
hơn, áp lực lớn
Đạt yêu cầu về độ chính
xác kích thước và độ
nhẵn bĩng bề mặt
19 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ
bền lâu của khuơn
Lựa chọn vật liệu làm khuơn phù hợp
Chế độ nhiệt luyện khuơn phải phù hợp
Kết cấu khuơn hợp lý
Nhiệt độ KL rĩt vào khuơn phải hợp lý. Nhiệt độ
KL lỏng chỉ nên cao hơn nhiệt độ nĩng chảy từ
10 – 300C
Nhiệt độ khuơn khơng được phép quá cao để
vật đúc khơng bị hàn dính vào khuơn (khuơn
phải được làm nguội đúng mức)
20 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.3. Vật liệu làm khuơn
Để đúc các HK Zn, Al, Mg :
- 40Cr5MoV1Si (SKD 61)
- 40Cr5MoVSi (SKD 6)
Để đúc HK Cu:
- 30Cr3Mo3V
- 30Cr2W8V (SKD4, SKD5)
- 40Cr8W2
Để đúc thép: HK Mo, Mo-W
21 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Khuơn đúc áp lực
22 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CƠNG NGHỆ
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
VĐ khơng được tạo
bĩng khi chiếu bằng
các tia vuơng gĩc với
MPK
23 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
Vật đúc nên cĩ phần
lớn ruột nằm ở nửa
khuơn di động
Các thành bên trong
nên nằm nghiêng để
giảm ứng suất co
24 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
Đúc áp lực khơng thể
tạo điều kiện đơng đặc
cĩ hướng phải tạo
điều kiện cho VĐ đơng
đặc đồng thời VĐ
nên cĩ thành dày đều
và mỏng nhất cĩ thể
được để loại trừ khả
năng rỗ co tập trung và
rỗ khí
25 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 26
Hợp kim
Chiều dày nhỏ nhất cho phép của thành
vật đúc, mm
Ứng với diện tích mặt ngoài của vật đúc,
cm
2
25 25 – 100 100 –
250
250 –
500
500
Kẽm 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
Nhôm 0,8 1,2 1,5 2,5 3,0
Manhê 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Đồng 2,0 2,5 3,0 3,5 -
Thép 2,0 3,0 5,0 - -
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
Chỗ chuyển tiếp
thành và gĩc lượn
của VĐ:
- Độ chênh về chiều
dày thành nhỏ: sử
dụng gĩc lượn
- Độ chênh về chiều
dày thành lớn:
chuyển tiếp chiều
dày thành
27 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.1.Tính cơng nghệ của kết cấu VĐ
Khơng nên sử dụng
ruột quá dài; nên
chia ruột dài thành
nhiều ruột ngắn
Các ruột nên bố trí
song song nhau
Các ruột khơng nên
xiên qua nhau
28 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Đƣờng kính nhỏ nhất của lỗ đúc
Hợp kim
đúc
Đƣờng kính
nhỏ nhất
của ruột,
mm
Chiều sâu lớn nhất của lỗ
(số lần đƣờng kính lỗ)
Độ xiên của
ruột (% so
với chiều
dài ruột) Lỗ cụt Lỗ suốt
Kẽm 1,5 6 12 0,2 – 0,5
Nhơm 2,5 3 6 0,5 – 1,0
Manhê 2,0 5 10 0,3 – 0,5
Đồng 3,0 3 4 0,8 – 1,5
29 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.2. Hệ thống rĩt
5.2.1. Các loại hệ thống rĩt
Hệ thống rĩt trực tiếp
Khơng cĩ kênh dẫn, buồng ép nối trực tiếp tới
hốc khuơn
Điền đầy hốc khuơn bằng dịng KL liên tục
Sử dụng cho khuơn đúc chiếc một
30 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Hệ thống rĩt trong
Sử dụng cho khuơn
đúc chiếc một và vật
đúc cĩ lỗ ở tâm mà
kích thước lỗ cho
phép bố trí HTR
Giảm đáng kể kích
thước khuơn
31 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Hệ thống rĩt ngồi
Phổ biến nhất
Là lựa chọn duy nhất
đối với khuơn đúc
nhiều hốc khuơn
32 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.2.2. Thiết kế hệ thống rĩt
Nguyên tắc thiết kế hệ thống rĩt
Quảng đường chuyển động của KL lỏng
trong HTR là ngắn nhất
Tiết diện các kênh dẫn thu hẹp dần từ
buồng ép tới hốc khuơn:
- Giảm sự cuốn khí của KL lỏng
- KL lỏng sẽ tăng dần tốc độ các bọt khí
liên kết lại và bị đẩy vào rãnh rửa
33 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Nguyên tắc thiết kế hệ thống rĩt
KL cần điền đầy hốc
khuơn theo dịng
chảy cĩ hướng
a)KL đập vào thành khuơn
tạo dịng ngược: phần
mỏng cĩ thể khơng được
điền đầy hồn tồn
b)Điền đầy bởi dịng phân
tán
c)Điền đầy bởi dịng chảy
rối
34 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.3. Kênh thốt khí (KTK)
Hốc khuơn được điền đầy bằng dịng liên
tục: KTK được đặt ở cách xa rãnh dẫn
nhất
Hốc khuơn được điền đầy bằng dịng
phân tán: KTK được bố trí ở tất cả các
phần của khuơn
35 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.3. Kênh thốt khí (KTK)
KTK thường được
bố trí ở MPK cĩ
dạng khe hẹp (a)
Ở những vị trí đặc
biệt (b)
Rãnh trên các ruột
di động
36 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.4. Rãnh rửa
Tác dụng của rãnh rửa:
- Giảm bọt khí trong VĐ
- Đĩng vai trị của kênh
thốt khí
- Tạo cân bằng nhiệt cho
khuơn
Vị trí đặt rãnh rửa phụ
thuộc cách bố trí buồng
ép
37 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
5.5. Bố trí vật đúc trong khuơn
Single-cavity die: khuơn một hốc khuơn
Multiple-cavity die: khuơn nhiều hốc khuơn
Combination die: bố trí kết hợp
Khuơn nhiều phần, nhiều hốc khuơn
38 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
6. MÁY ĐÚC ÁP LỰC
6.1. Máy cĩ buồng ép nĩng
Buồng ép nằm trong nồi lị
KL lỏng
Áp lực ép tương đối thấp
Dễ tự động hĩa quá trình
rĩt khuơn
Tuổi thọ của buồng ép và
piston ép thấp do luơn tiếp
xúc với KL lỏng
Thường đúc các HK cĩ
nhiệt độ nĩng chảy thấp
(HK Zn, Sn )
39 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
6.2. Máy cĩ buồng ép nguội
Phổ biến nhất
KL lỏng được rĩt vào
buồng ép qua lỗ rĩt
Buồng ép và piston ép chỉ
tiếp xúc trong thời gian
ngắn (theo chu kỳ) với KL
lỏng nhiệt độ thấp, tuổi
thọ cao
40 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
6.2. Máy cĩ buồng ép nguội
HTR phải thấp hơn hốc khuơn (nếu khơng,
KL lỏng sẽ tự chảy vào khuơn)
41 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
6.3. Kết cấu máy đúc áp lực
1. Bộ phận kẹp khuơn
(Clamping unit)
2. Hệ thống khuơn (Die
assembly)
3. Bộ phận ép
(Injection unit)
42 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Máy đúc áp lực với cơ cấu
tăng lực bằng địn bẫy
Die-closing cylinder: xi lanh đĩng mở khuơn; Toggle
mechanism: cơ cấu địn bẫy; Moving platen: bệ động; Front
platen: bệ cố định; Movable die half: nửa khuơn động; Fixed
die half: nửa khuơn tĩnh; Duide rods: thanh dẫn hướng;
Shot chamber: buồng ép; Pouring hole: miệng rĩt; Shot
cylinder: xilanh ép
43 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
7. DÙNG CHÂN KHƠNG TRONG
ĐÚC ÁP LỰC
Vật đúc được chế tạo bằng phương pháp
đúc áp lực cao thường bị rỗ khí
Nếu dùng chân khơng hút khơng khí trong
hốc khuơn ra trước rồi ép KL lỏng vào
giảm rỗ khí; lực ép cĩ thể thấp hơn
nâng cao tuổi thọ khuơn, tăng độ chính
xác & độ bĩng bề mặt vật đúc
Khuơn phải kín và cĩ hệ thống đặc biệt tạo
độ sít kín cao
44 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
7. DÙNG CHÂN KHƠNG TRONG
ĐÚC ÁP LỰC
45 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 46
8. ĐÚC ÁP LỰC THẤP
8.1. Nguyên lý
Khuơn được bố trí
phía trên nồi chứa
kim loại lỏng
Cho khơng khí nén áp
suất thấp (<1kG/cm2)
tác động lện bề mặt
KL trong nồi KL
lỏng dâng lên điền
đầy hốc khuơn
47 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
8.1. Nguyên lý
Chờ KL lỏng đơng đặc trong
hốc khuơn
Cắt nguồn khí nén KL lỏng
trong ống dẫn chảy trở lại nồi
Ống dẫn: thường làm bằng
gang cĩ lớp cách nhiệt
Khuơn: kim loại. Vật liệu làm
khuơn khơng yêu cầu cao như
khi đúc áp lực cao
Ruột: cĩ thể bằng hỗn hợp cát
48 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
8.2. Đặc điểm
8.2.1. Ƣu điểm
Khơng cần sử dụng rãnh dẫn
KL lỏng điền đầy hốc khuơn êm, khơng
xốy, khơng bắn tĩe vật đúc khơng bị
rỗ khí như khi đúc áp lực cao
Tự động hĩa được khâu cấp KL lỏng vào
khuơn; cĩ thể điều khiển được dịng KL
lỏng chảy vào khuơn nhờ khống chế áp
suất khí nén
49 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
8.2.1. Ƣu điểm
Tạo được áp suất dư tác động lên KL lúc
kết tinh (1 – 10 kG/cm2) cĩ thể khơng
dùng đậu ngĩt; vật đúc sít chặt
Hiệu suất sử dụng KL lỏng cao (>90%)
Thiết bị đúc rẻ
Khuơn đúc rẻ, dễ chế tạo
50 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
8.2.2. Nhƣợc điểm
Năng suất thấp hơn nhiều so với đúc áp
lực cao
51 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
8.2.3. Phạm vi sử dụng
Cĩ thể triển khai trong
sản xuất loạt nhỏ và
trung bình
Cĩ thể đúc những vật
đúc khối lượng tới
300kg, kích thước đến
1200mm
HK đúc: HK Al, Cu, Mg,
gang, thép
52 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
9. ĐÚC KHÁNG ÁP
Cĩ thiết bị giống như đúc áp lực thấp chỉ
khác ở chỗ khí nén cùng một lúc đưa vào
nồi và buồng chụp lấy khuơn
Lúc đầu khống chế áp suất 2 bên chênh
lệch một ít KL lỏng sẽ từ từ dâng lên
điền đầy khuơn
Khi rĩt xong cùng tăng áp suất, tạo áp
suất dư tới 20 kG/cm2 vật đúc kết tinh
sít chặt hơn cơ tính cao hơn
53 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
10. MỘT SỐ CN ĐÚC ÁP LỰC MỚI
10.1. Đúc áp lực thấp kết hợp với
mẫu hĩa khí
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 54
10.2. Điền đầy khuơn bằng cách
hút chân khơng
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 55
10.3. Rĩt vào buồng ép hở
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 56
10.4. Cấp KLL từ phễu chứa KLL
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 57
Câu hỏi thảo luận
• So sánh phạm vi sử dụng của đúc áp lực
cao và đúc áp lực thấp.
• Vì sao các vật đúc bằng gang thường
khơng được đúc bằng áp lực cao? Cĩ thể
đúc áp lực thấp khơng?
• Cĩ thể sử dụng đậu ngĩt để bù co khi đúc
áp lực cao khơng?
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 58
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_cong_nghe_duc_chuong_4_mot_so_phuong_phap_duc_phan.pdf