Phần I Công nghệ Đúc kim loại

Chia sẻ: Le Cong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

997
lượt xem 274
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đúc kim loại là phương pháp ché tạo sản phẩm bằng cách nấu kim loại thành trạng thái lỏng, sau đó rót vào khuôn có hình dạng và kích thước như sản phẩm. Sau khi kim loại đông đặc, ta thu được sản phẩm là vật đúc có hình dạng và kích thước phù hợp với yêu cầu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phần I Công nghệ Đúc kim loại

Phần I Công nghệ Đúc kim loại I.Khái niệm Đúc kim loại là phương pháp ché tạo sản phẩm bằng cách nấu kim loại thành trạng thái lỏng, sau đó rót vào khuôn có hình dạng và kích thước như sản phẩm. Sau khi kim loại đông đặc, ta thu được sản phẩm là vật đức có hình dạng và kích thước phù hợp với yêu cầu. II. Đặc điểm Ưu điểm: - Có thể đúc được nhiều vật liệu khác nhau: gang thép, kim loại màu và hợp kim màu. Khối lượng vật đúc từ vài gam đến hàng trăm tấn. - Chế tạo được những vật đúc có hình dạng và kết cấu rất phức tạp mà dùng phương pháp khác khó hoặc không thể thực hiện dược. - Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa. - Giá thành chế tạo vật đúc rẻ. Nhược điểm: -Độ chính xác nói chung thấp. Một số phương pháp đúc đặc biệt mới đạt được độ chính xác tương đối cao (đúc vỏ mỏng, đúc áp lực…). -Dễ gây nên khuyết tật vật đúc (như rỗ khí, cháy cát…). -Kiểm tra khuyết tât bên trong vật đúc khó khăn. III.Phương pháp đúc bằng khuôn cát và các phương pháp đúc đặc biệt. Phương pháp tạo hình bằng cách đúc trong khuôn cát là một phương háp đã xuất hiện từ lâu, nhưng cho tới ngày nay, công nghệ này vẫn còn chiếm vị trí quan trọng trong kỹ nghệ đúc. Khoảng 90% sản lượng vật đúc trên thế giới được sản xuất bằng khuôn cát, phần còn lại do khuôn kim loại và các dạng đúc đặc biệt khác. Khuôn cát được sử dụng nhiều vì dễ chế tạo, rẻ, vốn đầu tư ít. Hơn nữa, phương pháp đúc bằng khuôn cát có thể dùng để đúc vật nhỏ từ 10g cho đến vật lớn có khối lượng hàng trăm tấn, có thể 3
dùng đúc bất kỳ hợp kim nào như: thép, gang, đồng, hợp kim nhôm, hợp kim niken, magie… Ngoài ra còn có rất nhiều phương pháp đúc đặc biệt để tạo sản phẩm đúc như: -Đúc trong khuôn vỏ cứng. -Đúc chính xác bằng mẫu chảy. -Đúc chính xác dùng mẫu vĩnh cửu. -Đúc trong khuôn kim loại. -Đúc ly tâm. -Đúc áp lực. -Đúc liên tục. -Đúc hút chân không. -Đúc dập lỏng. -Đúc bằng khuôn dùng mẫu cháy. -Đúc trong khuôn từ. -Đúc theo phương pháp V. Sau đây là công nghệ đúc kim loại trong khuôn cát( loại khuôn thông dụng và phổ biến). IV.Quá trình sản xuất đúc trong khuôn cát(Gia công cơ khí p107). Quá trình sản xuất đúc mà điển hình là đúc trong khuôn cát diễn ra theo sơ đồ như trên hình sau đây. 4
Thiết kế vật đúc Chế tạo hỗn hợp làm Chế tạo bộ mẫu khuôn Chế tạo hỗn hợp làm lõi Làm khuôn Làm lõi Sấy khuôn Nấu kim loại lỏng Sấy lõi Lắp ráp khuôn-rót kim loại lỏng vào khuôn Rỡ khuôn Phá lõi khỏi Làm sạch Kiểm lấy vật đúc vật đúc vật đúc nghiệm Sơ đồ quá trình sản xuất đúc. Quá trình đúc một vật đúc được tiến hành như sau: 1.Bộ phận kỹ thuật: thiết kế vật đúc, thể hiện qua bản vẽ vật đúc. Dựa trên bản vẽ chi tiết để thiết kế bản vẽ vật đúc. Bản vẽ vật đúc cần phải thể hiện mặt phân khuôn, lõi, độ dốc đúc, kính thước có kể đến lượng dư gia công cơ và dung sai khi đúc. 2.Bộ phận mộc mẫu: căn cứ vào bản vẽ vật đúc dể chế tảoa bộ mẫu gồm: .Mẫu vật đúc: dùng để tảo ra hình dạng lòng khuon, nhờ đó tạo ra hình dạng bên ngoài vật đúc. Để thuận lợi khi làm khuôn, mẫu được làm thành 2 nửa, lắp với nhau bằng các chốt định vị. .Hộp lõi: dùng để làm lõi. Lõi có tác dụng tạ ra phần lõm hoặc lỗ rỗng bên trong vật đúc. Để thuận lợi khi làm lõi, hộp lõi được làm thành 2 nửa, lắp với nhau bằng các chốt định vị. .Mẫu hệ thống rót, mẫu đậu hơi, mẫu đậu ngót: dùng để tạo ra hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót khi làm khuôn. 5
Hệ thống rót le hệ thống dãn kim loại lỏng từ thùng rót vào lòng khuôn. Đậu hơi để tăng cường thoát khí trong lòng khuôn khi rót khuôn. Đậu ngót dùng để bổ sung kim loại khi đông đặc, tránh phế phẩm do lõm co hình thành vật đúc khi kim loại co ngót trong quá trình đông đặc. 3.Bộ phận làm khuôn: phối trộn hỗn hợp làm khuôn(cát khuôn), dùng bộ mẫu và hỗn hợp làm khuôn để làm khuôn. -khuôn được làm thành 2 nửa để có thể rút mẫu khi làm khuôn -Nửa khuôn trên làm trong hòm khuôn trên. Nửa khuôn dưới làm trong hòm khuôn dưới. Các hòm khuôn trên và dưới thường làm bằng gỗ hay gang đúc, xung quanh thành hòm khuôn có khoan nhiều lỗ để thoát khí. -Để đẫn kim loại lỏng vào khuôn, trong khuôn có hện thống rót. Đậu ngót dùng để bổ sung kim loại khi ngót và đậu hơi dùng để tăng cường thoát khí trong lòng khuôn. 4. Bộ phận làm lõi: phối trộn hỗn hợp làm lõi(cát lõi), dùng hộp lõi và hỗn hợp làm lõi để chế tạo lõi. 5. Sấy khuôn và lõi. 6. Lắp ráp khuôn và lõi -Lõi tựa vũng trong khuôn nhờ các gỗi lõi và các mã đỡ hoặc mã chống. -Dùng các gân hòm khuôn(xương khuôn) để nâng cao dộ bền khuôn. -Xiên các lỗ thoát khí để tăng khả năng thoát khí khi rót khuôn. -Hai hòm khuôn lắp chính xác với nhau nhờ các nêm và các chốt định vị. -Kẹp chặt hai hòm khuôn bằng các bu lông hoặc dùng tải trọng đè. 7.Rót khuôn: rót kim loại lỏng vào khuôn 8.Dỡ khuôn, phá lõi. 9.Làm sạch và kiểm tra vật đúc. V.Hỗn hợp làm khuôn và lõi Hỗn hợp làm khuôn (cát khuôn), và hỗn hợp làm lõi(cát lõi) gồm: cát, đất sét, chất dính kết, chất phụ, nước… 6
Loại hỗn hợp cũ(cát cũ): đã dùng để làm khuôn một hoặc nhiều lần. Loại hỗn hợp mới(cát mới): mới phối trộn. Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi ảnh hưởng lớn đến chất lượng vật đúc. 1. Yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn và làm lõi Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi cần bảo đảm các yêu cầu sau: 1.1 Độ dẻo: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của hỗn hợp sau khi bỏ tác dụng của ngoại lực. Hỗn hợp cần có độ dẻo để tạo lòng khuôn rõ nét theo đúng hình dạng và kích thước hộp lõi và mẫu. Độ dẻo tăng khi hàm lượng nước tăng đến 8%, lượng đất sét và chất dính kết tăng. 1.2 Độ bền: là khả năng của hỗn hợp chịu tác dụng của ngoại lực mà k hông bị phá hủy. khuôn và lõi cần có độ bền để không vỡ khi chuyển, lắp ráp khuôn và chịu được áp lực thủy tĩnh, thủy động của kim loại lỏng khi rót. Độ bền tăng khi hạt cát càng nhỏ và sắc cạnh, độ mịn chặt của hỗn hợp tăng, lượng đất sét tăng, lượng nước tăng tới 8%. Khuôn khô bền hơn khuôn tươi và khi nhiệt độ tăng tới 900°C, sức bền tăng 2-3 lần do đất sét hóa bền khi thoát hơi nước. 1.3 Tính lún: là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi chịu tác dụng của ngoại lực. Hỗn hợp cần có tính lún để khuôn và lõi không cản trở vật đúc khi đông đặc và làm nguội, tránh được hiện tượng nứt và cong vênh. Tính lún tăng khi dùng cát to, lượng đất sét ít, chất phụ tăng(mùn cưa, rơm vụn…). 1.4 Tính thông khí: là khả năng của hỗn hợp cho phép khí lọt qua các khe hở nhỏ giữa các hạt cát của hỗn hợp . Tính thông khí làm cho cá loiaj khí trong lòng khuôn (không khí, khí từ kim loại lỏng, nơi ẩm từ vật liệu khuôn ..) thoát ra ngoài dễ dàng, tránh được rỗ khí. Tính thông khí tăng khi cát hạt to và đều, lượng đất sét và chất dính kết ít, chất phụ nhiều, lượng nước giảm
1.5 Độ bền nhiệt: là khả năng của hỗn hợp không bị chảy, cháy, mềm ra ở nhiệt độ cao. Nếu đọ bền nhiệt kém, hỗn hợp chảy cháy sẽ tạo ra lớp vỏ cứng bám trên bề mặt vật đúc(gọi là lớp cháy cát) gây khuyết tật và khó khăn khi gia công cắt gọt, hoặc làm sai lệch hình dạng và kích thước vật đúc. Độ bền nhiệt tăng khi lượng cát tăng, cát hạt to và tròn, ít tạp chất dễ chảy(Na 2O, MgO,...). 1.6 Độ ẩm: là lượng nước chứa trong hỗn hợp . Độ ẩm tăng tới 8% sẽ làm tăng tính dẻo và độ bền, quá 8% sẽ làm giảm độ bền và tính thông khí, hỗn hợp dễ dính vào mẫu khi làm khuôn . 1.7 Độ bền lâu: là khả năng làm việc được lâu và nhiều lần của hỗn hợp (khả năng giữ được tính chất ban đầu). 2.Các vật liệu làm khuôn và làm lõi 2.1 Cát: Thành phần chủ yếu là SiO2, còn gọi là thạch anh, ngoài ra còn có lẫn một ít sét và các tạp chất như Al2O3, Fe2O3. 2.1.1 Phân loại cát *) Theo nơi lấy cát: - cát sông: hạt tròn, tính lún tốt, thông khí tốt nhưng sức bền kém do khó dính với nhau. Cát Cầu Đuống dùng khá tốt. - cát núi: hạt sắc cạnh, dễ dính với nhau nên sức bền tốt nhưng thông khí kém. Ở ta hay dùng cát núi Xuân Sơn(Kiến An). *) Theo độ hạt: Xác định độ hạt cát theo kích thước lỗ rây. Tùy thuộc kích thước hạt, phân ra: cát thô, cát rất to, cát to, cát vừa, cát nhỏ, cát rất nhỏ, cát mịn và cát bột. *) Theo lượng chứa sét: Theo lượng chứa sét tăng ta có: cát thạch anh K, cát gầy, cát nửa mỡ, cát mỡ(béo), cát rất mỡ. Theo thành phần thạch anh SiO2: Loại cát 1K 2K 3K 4K Lượng SiO2(%) 97% 96% 94% 90% 2.1.2 Chọn cát: Tùy thuộc vào khối lượng vật đúc, kim loại đúc mà chọn cát: 8
- Để làm khuôn tươi đúc gang xám, khối lượng vật đúc nhỏ hơn 200kg thì dùng cát gầy, độ hạt 01, 016, 02, 04 (vật càng lớn thì độ hạt càng lớn để tăng tính thông khí), 2K, 3K, 4K. - Vật đúc có khối lượng 200-2000kg và khi đuc gang trắng thì dùng cát nửa mỡ có thành phần SiO2 nhiều để tăng tính chịu nhiệt: 1K, 2K. - Để làm khuôn và lõi khi đúc thép có khối lượng vật đúc
- Để đúc thép: thường dùng loại cao lanh, loại dính kết rất bền và có khả năng chịu nhiệt cao. - Để đúc gang: thương dùng loại cao lanh, khả năng dính kết và chịu nhiệt vừa, bền và rất bền. - Để đúc hợp kim màu: thường dùng cao lanh loại dính kết vừa và cao, bền nhiệt thấp. 2.3 Chất dính kết: là những chất đưa vào hỗn hợp để tăng độ dỏe và độ bền hỗn hợp . 2.3.1. Yêu cầu đối với chất dính kết: - Khi trộn vào hỗn hợp phải phân bố đều. - Không dính hỗn hợp vào mẫu, vào lõi. - Khô nhanh khi sấy và không sinh khí nhiều khi rót khuôn. - Tăng độ dẻo, độ bền, tính bền nhiệt cho khuôn. - Dễ phá khuôn, lõi. - Rẻ, dễ kiễm không độc hại. 2.3.2.Những chất kết dính thường dùng: Dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu: trộn với cát. - Sấy ở 200-250°C dầu tạo thành màng liên kết với cá hạt cát. - Sấy ở nhiệt độ cao hơn: dầu cháy, khuôn trở nên xốp hơn, tính lún và tính t hông khí tốt, dễ phá khuôn, lõi. Các chất hòa tan trong nước: - Nước đường(hoặc mật): dùng làm khuôn lõi khi đúc thép. Khi sấy: bề mặt khuôn sẽ bền nhưng bên trong vẫn dẻo nên tính lún, thoát khí tốt. Khi rót kim loại lỏng: cháy, làm tăng tính lún, xốp, thoát khí, dễ phá khuôn. - Bột hồ(2,5%-3%): tính chất tương tự nước đường, dùng làm khuôn tươi. Các chất dính kết hóa cứng: nhựa thông, ximawng, hắc ín là những chất khi sấy sẽ chảy lỏng ra và bao quanh các hạt cát, khi khô nó tự hóa cứng làm tăng độ bền khuôn lõi. 10
Sau khi rót kim loại lỏng, chúng bị cháy, do đó ăng tính lún và tính thông khí, dễ phá khuôn lõi. Nước thủy tinh: là dung dịch silicat Na2O.nNa2O2.mH2O Sấy ở 200-250°C: nó tự phân hủy tạo thành keo rất dính, hỗn hợp sẽ cứng lại trong vòng 15 đến 30 phút nếu thỏi khí CO2 vào. Được dùng rọng rãi vì rẻ tiền, chất lượng tốt, sức bền hỗn hợp cao và có khả năng tự khô nhanh. 2.4 Chất phụ: là các chất đưa vào hỗn hợp để làm tăng tính lún, tính thông khí, làm nhẵn bề mặt khuôn lõi, tăng tính chịu nhiệt bề mặt khuôn lõi. 2.4.1 Các chất phụ pha trộn vào hỗn hợp : mùn cưa, rơm vụn, bột than… Khi rót kim loại lỏng, các chất này cháy, để lại các lỗ rỗng, tăng tính lún, tính thông khí, dễ phá khuôn. Chất phụ có tỷ lệ 3% khi đúc vật đúc thành mỏng, 8% khi đúc vật đúc thành dày. 2.4.2 Chất sơn khuôn : là chất quét lên bề mặt khuôn, lõi để làm tăng độ nhẵn và tính chịu nhiệt bề mặt khuôn. Thường dùng: bột than, bột graphit, nước thủy tinhl, bột thạch anh.. Bột than, graphit khi cháy tạo ra CO, CO2 ngăn cách kim loại mỏng bới mặt khuôn, tránh được cháy cát mặt khuôn. 3.Hỗn hợp làm khuôn và lõi 3.1 hỗn hợp làm khuôn Đem vật liệu làm khuôn pha trộn theo một tỷ lệ nhất định, ta được hỗn hợp làm khuôn. 3.1.1 Hai loại hỗn hợp làm khuôn: Cát áo: dùng để phủ sát mẫu khi chế tạo khuôn, trực tiếp tiếp xúc với kim loiaj lỏng nên cần có độ bền, độ dẻo, tính chịu nhiệt cao, độ hạt nhỏ để bề mặt vật đúc nhẵn. Cát áo thường là cát mới, chiếm 10-15% tổng lượng cát khuôn. Cát đệm: dùng đệm cho phần khuôn còn lại, yêu cầu tính thông khí, tính lún tốt. 3.1.2 Phối trộn hỗn hợp làm khuôn: 11
Tùy thuộc kim loại vật đúc mà hỗn hợp làm khuôn có những yêu cầu khác nhau và phối trộn theo những tỷ lệ khác nhau. *)Cát khuôn đúc gang: nhiệt độ chảy của gang t hấp, độ co không cao lắm nên yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn không khắt khe lắm. Vật đúc càng lớn, hỗn hợp làm khuôn cần có độ hạt lớn để tăng tính thông khí, lượng sét nhiều để tăng độ bền và tính dẻo. Thường hỗn hợp làm khuôn có độ hạt trung bình, lượng sét 8-20%, độ ẩm 4,5- 5%, hỗn hợp cũ 40-90%. *)Các khuôn đúc thép: thép có nhiệt độ nóng chảy cao, độ co lớn, hòa tan khí nhiều, do đó yêu cầu hỗn hợp làm khuôn khắt khe hơn. Hỗn hợp làm khuôn đúc thép thường dùng cát thạch anh loại 1K, 2K độ hạt trung bình, lượng sét 8-15% và dùng loại chịu nhiệt cao, dùng chất dính để tăng độ bền khuôn Dùng tỷ lệ chất phụ nhiều hơn khi đúc gang để tăng tính thông khí, độ ẩm 3,5- 8%, tỷ lên cát cũ 40-80%. *)Cát khuôn đúc kim loại màu: nhiệt độ nóng chảy của kim loiaj màu thấp, hỗn hợp làm khuôn không cần yêu cầu cao như đúc gang thép. Hỗn hợp làm khuôn cần có độ hạt nhỏ để tăng độ bóng bề mặt vật đúc. Độ ẩm thấp 4,5-6%(do kim loại màu hòa tan khí nhiều), tỷ lên hỗn hợp cũ 85-90%. 3.2 hỗn hợp làm lõi Lõi làm việc trong điều kiện bất lợi hơn khuôn nhiều vì lõi bị kim loại lỏng bao bọc xung quanh. Do đó, hỗn hợp làm lõi cần có độ bền, tính lún, độ thông khí cao hơn hỗn hợp làm khuôn nhiều. Để tăng bền cho lõi cần tăng chất dính kết và giảm lượng sét xuống 2-10%. Để tăng tính chịu nhiệt, cùng cát thạch anh 1K, 2K, ít dùng hỗn hợp cũ. Dể tăng tính thông khí, dùng cát có độ hạt trung bình và dùng nhiều chất phụ để tăng ính lún. Hầu hết các lõi đều phải sấy. VI. Chế tạo bộ mẫu, hộp lõi 12
Khái niệm Bộ mẫu gồm: mẫu vật đúc, hộp lõi, tấm mẫu, mẫu hệ thống rót-đậu hơi- đậu ngót. Mẫu tạo ta hình dạng lòng khuôn, mẫu có tai gối tạo ra hốc để gói lõi có thể tựa trong khuôn. Tấm mẫu để kẹp mẫu khi làm khuôn bằng máy. Mẫu hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót dùng để tạo các bộ phận tương ứng trong lòng khuôn. Hộp lõi để chế tạo lõi. Lõi tạo ra chỗ rỗng và lỗ trong vật đúc. 1 Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi 1.1 Yêu cầu đối với vật liệu Đảm bảo độ nhẵn, độ chính xác để làm cho bề mặt lòng khuôn, lõi nhẵn, chính xác. Cần phải bền, cứng để sử dụng dược lâu nhẹ để dễ thao tác. Không bị co, trương, nứt, cong vênh trong quá trình làm việc. Chịu được tác dụng cơ học, hóa học của hỗn hoepj làm khuôn. Rẻ tiền và dễ gia công. 1.2 Các loại vật liệu làm mẫu và hộp lõi 1.2.1 Gỗ Ưu điểm: rẻ tiền, nhẹ, dễ gia công. Nhược điểm: độ bền, độ cứng kém, dễ trương, nứt, cong vênh. Mẫu gỗ dùng trng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, và trung bình, làm mẫu lớn. Người ta chia gỗ dùng cho mộc mẫu thành ba loại: Loại 1: (lim, gụ, sến…) độ bền, độ cứng cao, ít thấm nước, khi gia công nhẵn bóng, dùng được 100-500 lần, đắt tiền, khó cắt gọt. Được dùng trong sản xuất loạt, chế tạo mẫu quan trọng Loại 2: (mõ, dẻ, dổi…) Độ cứng trung bình, chịu được ẩm, dễ cát gọt, nhắn bóng, dùng được 25-100 lần. Được dùng trong sản xuất loạt nhỏ, đơn chiếc và làm những mẫu phức tạp chính xác. 13
Loại 3: (thông, bồ đề..) Rẻ tiền, độ bền, độ cứng thấp, dễ vỡ, ít vênh, ít thấm nước, dùng được 10-25 lần. Được dùng trong sản xuất loạt nhỏ, đơn chiếc và làm mẫu không quan trọng. 1.2.2 Kim loại Ưu điểm: độ bền, độ cứng, độ nhẵn và độ chính xác cao, không thấm nước, ít cong vênh, sử dụng được lâu. Nhược điểm: đắt khó gia công Chỉ được dùng trng sản xuất hàng khối, loạt lớn và trung bình. Thường dùng: - Hợp kim nhôm: nhẹ, dễ gia công cơ, độ cứng, độ nhẵn và độ chính xác cao, dùng được 70000 lần. - Gang xám: độ bền cao, rẻ tiền, dùng đuỷcj 1000-150000 lần. Nhưng gang xám nặng, khó gia công. - Hợp kim đồng: bền, dễ gia công đạt độ nhẵn và độ chính xác cao, dùng được tới 15.000 lần. Nhưng hợp kim đồng đắt, nặng. 1.2.3 Thạch cao: có độ bền cao hơn một số loại gỗ, dùng được tới 1000 lần , nhẹ, dễ gia công cắt gọt. Nhưng thạch cao giòn, dễ vỡ, dễ thẫm nước. Được dùng làm mẫu nhỏ, mãu đúc đồ mỹ nghệ. 1.2.4 Xi măng: bền, cứng hơn thạch cao, chịu va chạm tốt, dùng được tới 1000 lần, rẻ, không hút nước. Nhưng ximang nặng, khó gọt sửa. 2 Nguyên lý thiết kế mẫu và hộp lõi Trên cơ sở bản vẽ chi tiết, bộ phận kỹ thuật thiết kế bản vẽ vật đúc, trên cơ sở đó thiết kế bản vẽ mẫy và hộp lõi để chuyển sang tổ mộc mẫu để thợ mộc mẫu chế tạo mẫu và hộp lõi. 2.1 Bản vẽ vật đúc Trên bản vẽ vật đúc vần biểu thị được: mặt phân khuôn, kích thước vật đúc(kể đến lượng gia công cơ, dung sai khi đúc), lõi và gối lõi, độ dốc đúc, góc đúc. 2.1.1 Mặt phân khuôn: là mặt tiếp xúc giữa khuôn trên và khuôn dưới, xác định vị trí chi tiết trong khuôn, được ký hiệu bằng gạch xanh, hai mũi tên T và D. 14
Nguyên tắc chon mặt phân khuôn: - Phải bảo đảm dễ làm khuôn và rút mẫu - Phải đơn giản nhất, tốt nhất là mặt phẳng, tránh mặt bậc và mặt cong. - Phải đảm bảo chất lượng vật đúc tốt nhất. Muốn vậy, các bề mặt quan trọng nên để xuống dưới. 2.1.2 Độ co kim loại khi đúc: trong quá trình đông đặc và nguội, vật đúc co lại. Để đảm bảo kích thước vật đúc, kích thước lòng khuôn phải lớn hơn kích thước vật đúc. Hệ số co của một số kim loại: gang xám 1%; thép 2%; gang trắng 1,5%; hợp kim đồng và nhôm 1,5% 2.1.3 Lượng dư gia công cơ: là lượng kim loại cần hớt bỏ trong quá trình gia công cơ để tạo thành chi tiết, được ký hiệu màu đỏ trên bản vẽ vật đúc. Lượng dư gia công cơ phụ thuộc: - Độ nhẵn, độ chính xác càng cao thì phải để lượng dư càng lớn. - Bề mặt càng lớn thì phải để lượng dư càng lớn. - Bề mặt trụ thường láy lượng dư tăng để đề phòng độ lệch tâm. - Bề mặt phía trên vật đúc để luơngj dư lớn( vì chất lượng xấu nên phải cắt bỏ nhiều). - Lượng dư còn phụ thuộc kích thước vật đúc, độ phức tạp vật đúc, điề kiện sản xuất. 2.1.4 Dung sai đúc: dung sai là sự sai lệch giữa kích thước, khối lượng thực tế và danh nghĩa trên bản vẽ. Dung sai đúc phụ thuộc trình độ thợ mộc mẫu, thợ làm khuôn lõi và lắp ráp, dạng sản xuất. 2.1.5 Lõi và gối lõi: trên bản vẽ vật đúc, lõi được vẽ bằng gạch chéo màu xanh. Gối lõi bảo đảm lõi nằm vững trong khuôn, để lắp ráp lõi vào khuôn. Gối lõi thường nằm ở hai đầu hoặc mọt đầu của lõi. Lõi đứng: gối lõi thường làm dạng côn. Lõi ngang: gối lõi có thể làm côn, trụ, vuông hoặc dạng khác. 15
2.1.6 Độ dốc đúc: ở những thành đứng vật đúc phải có độ dốc để dẽ rút mẫu ra khỏi khuôn và lấy lõi ra khỏi hộp lõi. Có thể thiết kế hai dạng độ dốc đúc. Độ cao thành vật đúc lớn thì độ dốc càng nhỏ. Mẫu gỗ cần có độ dốc lớn hơn mẫu kim loại. 2.1.7 Góc đúc: góc hợp bởi 2 bề mặt liên tiếp của vật đúc, góc đúc cần có bán kính lượn để khuôn không vỡ khi rút mẫu và để vật đúc không nứt khi đông đặc. 2.2 Bản vẽ mẫu: bản vẽ vật đúc là cơ sở đển lập bản vẽ mẫu. Kích thước mẫu tương tự như kích thuwngs trong bản vẽ vật đúc nhưng có thêm dung sai chế tạo mẫu, ngoài ra còn có thêm phần tai gói. Kích thước tai gối cần có thêm khoảng hở. Để dễ làm khuôn, mẫu được chia làm 2 nửa lắp với nhau bằng chốt định vị. Mặt phân mẫu thường trùng với mặt phân khuôn. Trường hợp quá phức tạp, mẫu có thể được làm dưới dạng nhiều phần tháo rời. 2.3 Bản vẽ hộp lõi: Tùy theo độ phức tạp của lõi mà có thể làm hộp lõi nguyên, hộp lõi 2 nửa hoặc tháo rời. Kết cấu, kích thước, dung sai và cách vẽ hộp lõi tương tự như thiết kế mẫu. VII.Các phương pháp làm khuôn và làm lõi Khuôn đúc là một nhân tố quan trọng quyết định chất lượng vật đúc: 50-60% phế phẩm do khuôn đúc gây ra. Khuôn đúc có ba loại: - Khuôn dùng một lần: làm bằng hỗn hợp làm khuôn cát-sét, sau khi rót khuôn muốn lấy vật đúc phải dỡ khuôn. Dùng phổ biến trng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt, hàng khối. - Khuôn bán vĩnh cửu làm bằng hỗn hợp vật liệu chịu nóng, sấy ở 600-700°C, sau khi lấy vật đúc có thể sửa chữa để dùng tiếp. - Khuôn vĩnh cửu làm bằng kim loại, dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối. 1 Các phương pháp làm khuôn 1.1 Các phuơng pháp làm khuôn bằng tay 16
Ưu điểm: phù hợp với sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, vật đúc phức tạp và có khối lượng lớn. Nhược điểm: năng suất thấp, độ chính xác không cao, yêu cầu tay nghề thợ cao, điều kiện lao động nặng nhọc. 1.1.1 Làm khuôn trong 2 hòm khuôn: Dưới đây là trình tự các bước làm khuôn bằng tay trong 2 hòm khuôn, với mẫu đúc bằng gỗ. Bước 1: Đặt mẫu dưới và mẫu rãnh dẫn của hệ thống rót trên tấm mẫu. Bước 2: Đặt hòm khuôn dưới bao quanh mẫu ở trên tấm mẫu. Dùng túi chứa graphit hoặc bột khác rắc lên trên mẫu để sau này rút mẫu ra khỏi khuôn dễ dàng. Bước 3: Dùng sàng rắc một lượt cát mịn và khuôn để tạo cho mặt khuôn có độ nhẵn tốt. Bước 4: Dùng xẻng xúc cát khuôn đổ đầy hòm khuôn. Bước 5: Dùng đầm tay để đầm thúc vào trong hỗn hợp làm khuôn để cát dính vào nhau. Bước 6: Dùng Đầm phẳng đầm bề mặt trên của khuôn sao cho toàn bộ khuôn được đầm chặt. Bước 7: Dùng thước gạt phẳng phần hỗn hợp làm khuôn theo bề mặt bên trên của hòm khuôn. Bước 8: Dùng dùi xiên các lỗ thoát khí. Công việc này được gọi là xiên hơi. Nếu xiên thẳng thì đơn giản, nhưng nếu xiên nghiêng để phía lòng khuôn thì thoát khí tốt hơn. Bước 9: Lật ngược hòm khuôn đi 180°. Lắp nửa mẫu trên để lắp vào nửa mẫu dưới. Hai nửa mẫu được ghép chính xác với nhau nhờ chốt định vị. Bước 10: Rắc cát thạch anh khô để tạo lớp phân cách giữa hai hòm khuôn dưới và trên để sau này tách 2 hòm khuôn dễ dàng. Bước 11: Dùng vòi phun không khí thổi sạch cát bám trên bề mặt mẫu. Nếu không có vòi phun thì có thể dùng chổi quyets sạch cát trên bề mặt mẫu. 17
Bước 12: Đặt hòm khuôn trên lên trên hòm khuôn dưới. Chúng được cố định với nhau nhờ chốt định vị, trên bề mặt mẫu rắc một lớp bột graphit mịn để sau này dễ lấy mẫu cũng như tạo nên mọt lớp bề mặt nhẵn mịn ở khuôn sau này. Bước 13: Đặt mẫu làm ống rót gắn với rãnh dẫn, mẫu đậu ngót và mẫu đậu hơi, dùng rây để rắc một lớp cát áo mịn tạo nên bề mặt nhẵn của lòng khuôn. Bước 14: Đổ hỗn hợp khuôn vào lòng hòm khuôn bằng xẻng…Lưu ý giữ mẫu ống rót thẳng đứng. Bước 15: Đầm khuôn bằng chày nhọn Bước 16: Đầm khuôn bằng đầm phẳng Bước 17: Dùng thước gạt phẳng theo mặt trên hòm khuôn Bước 18: Rút mẫu ống rót, đậu ngót, đậu hơi, làm cốc rót. Bước 19: Nhấc hòm khuôn trên tách khỏi hòm khuôn dưới, quay ngược hòm khuôn trên 180° rồi đặt sang bên. Rút nửa mẫu trên. Bước 20: Dùng chổi lông ướt xoa ở những viền mẫu gỗ tiếp xúc với cát khuôn Bước 21: Dùng dùi nhọn cắm vào mẫu gỗ để rút mẫu ra khỏi khuôn dưới. Bước 22: Đặt lõi vào khuôn. Lõi được định vị với khuôn nhờ gói lõi. Lắp hòm khuôn trên lên trên hòm khuôn dưới theo chốt định vị. Bước 23: DÙng buloong xiết chặt hai hòm khuôn, hoặc dùng tải trọng đè. Sau bước thứ 23, khuôn đã ở trạng thái chờ rót. 1.1.2 Làm khuôn trên nền xưởng Dùng rất phổ biến trong sản xuất đơn chiếc đối với vật đúc trung bình và lớn khi thiếu hòm khuôn có kích thước cần thiết. Trên nền xưởng đào hố có chiều sâu lón hơn chiều cao mẫu 300-400mm. Đầm chặt đáy hố rồi đổ lớp xỉ hoặc sỏi dày 150-200mm. Đặt 2 ống nghiêng dẫn khí ra ngoài. Đổ lớp cát đêm, sau đó đổ lớp cát áo và đầm chặt một ít; xiên lỗ hơi; ấn mẫu xuống sao cho mặt phan khuôn của mẫu trùng mặt phẳng nền xưởng. Rắc một lớp bột cách rồi đặt hòm khuôn lên, cố định vị trí của hòm khuôn bằng các chốt gỗ. 18
Đặt mẫu hệ thống rót và đậu ngót, sau đó đổ vật liệu làm khuôn để làm khuôn trên. Rút mẫu hệ thống rót. Nhấc hòm khuôn trên, rút mãu hệ thống rót, khoét máng dẫn, rút mẫu vật. Cốc rót và các cốc đậu hơi được làm ở bên ngoài . Lắp khuôn trên vào, đặt cốc rót, cốc đậu hơi. Đặt tải trọng đè. Ngoài hai phương pháp làm khuôn kể trên còn có các phương pháp làm khuôn sau: làm khuôn bằng dưỡng gạt; làm khuôn không hòm; làm khuôn trong 3 hoặc nhiều hòm khuôn; làm khuôn bằng xen; làm khuôn dùng miếng đất phụ. 1.2 Các phương pháp làm khuôn bằng máy Làm khuôn bằng máy là cơ khí hóa toàn bộ quá trình làm khuôn hoặc một số nguyên công chính. Ưu điểm năng suất cao, chất lượng tốt và đồng đều, dùng trong sản xuất hàng loại, hàng khối. Nhược điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu lớn. - Thường dùng hòm khuôn, chứ không làm trên nền xưởng. - Không làm trong 3 hoặc nhiều hòm khuôn. - Chỉ dùng một loại hỗn hợp làm khuôn (không dùng riêng cát áo-cát đệm) Hiện nay có các phương pháp làm khuôn bằng máy sau: làm khuôn trên máy ép; làm khuôn trên máy dằn; làm khuôn trên máy vừa dằn vừa ép; làm khuôn trên máy phun cát. 2 Các phương pháp làm lõi Lõi dùng để tạo ra phần lõm, khoảng rỗng hoặc lỗ trong vật đúc. Lõi làm việc trong điều kiện rất xấu, khắc nghiệt hơn khuôn nhiều. Do lõi bị kim loại lỏng bao bọc xung quanh, nên nhiệt độ cao và k hó truyền nhiệt, khó thoát khí, chịu co mạnh. Do đó yêu cầu lõi có độ bền, độ dẻo, độ lún, độ thông khí cao. Muốn vậy cần: - Dùng hỗn hợp làm lõi là loại cát mới. - Dùng xương lõi bằng thép hoặc gang để nâng cao độ bền. 19
- Khoảng cách từ xương lõi đến mặt lõi thường khoảng 10-30mm. Làm rãnh thông khí để nâng cao tính thoát khí. Dùng dùi xiên thủng, hoặc đặt trước dây thép rồi rút ra sau. Chú ý rằng 100% lõi phải sấy. VIII. Hệ thống rót - đậu hơi - đậu ngót Khái niệm Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào khuôn. Hệ thống rót góp phần quyết định chất lượng vật đúc và tỷ lệ kim loại hao phí Một hệ thống rót hợp lí phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Toàn bộ lòng khuôn phải được điền đầy kim loại: kim loại lỏng mau chóng điền đầy khuôn, không làm hao phí nhiều nhiệt làm giảm tính chảy loãng của kim loại. - Dòng kim loại chảy theo hệ thống rót vào khuôn phải êm, liên tục, không va đập. - Dòng kim loại chảy không được làm vỡ, lở hệ thống rót, khuôn và lõi, đồng thời khong được cuốn theo cát khuôn, xỉ, khí vào lòng khuôn. - Vị trí đặt hệ thống rót làm sao cho bao đảm hướng đông đặc có lợi nhất, phát huy được chứ nằng đậu ngót. - KHông hao phí kim loại cho hệ thống rót quá nhiều. - Rãnh dẫn không đặt ở mép tận cùng của rãnh lọc xỉ, tránh bắn tóe kim loại làm hỏng khuôn, rãnh dẫn không đặt bên trên rãnh lọc xỉ, hoặc dưới ống rót để phát huy tác dụng rãnh lọc xỉ. Các bộ phận chính hệ thống rót gồm có: cốc rót, ống rót, rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn. Đậu hơi Đậu hơi dung để tăng cường thaots khí trong lòng khuôn, đồng thời báo hiệu mức kim loại lỏng đã đầy lòng khuôn khi tót, làm igamr áp lực động của kim loại trong lòng khuôn, đoi khi dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc. 20
Đậu hơi thường có tiết diện ngang hình tròn , thường được đạt ở khoảng vị trí cao nhất cảu vật đúc, nên có hai loại là đậu hơi trên và đậu hơi bên. Đậu ngót Đậu ngót dùng để bổ sung kim lọa khi đông đặc, tránh phế phẩm do lõm co. Lõm co xuất hiện là do khim loại bị co khi kết tinh và nguội. Đậu ngót phải được đặt ở chỗ tập trung nhiều kim loại trên vật đúc vì ở đó kịm loại đông đặc chậm nhất và co nhiều nhất. - Đậu ngót hở: là loại đậu ngót thông với không khí bên ngoài khuôn. Loại này bổ sung kim loại tốt, dễ chế tạo, dễ quan sát khi rót. Nhưng hao phí nhiều kim loiaj vì chiều cao của nó phụ thuộc chiều cao thành khuôn và chất bẩn dễ rơi vào khuôn. - Đậu ngót ngầm: là loại đậu ngót không thông với khí trời, mà nằm trong khuôn để bổ sung kim loại cho vật đúc. Dùng khi không thể dùng đậu ngót hở. Tốn ít kim loại, sạch nhưng khó quan sát, bổ sung kim loại - Đậu ngót khí ép: đặt bên trong đậu ngót cốc kim loại có đựng CaCO3. Khi nung nóng CaCO3 phân hủy tạo khí CO2 bay ra, ép kim loại lỏng bổ sung cho vật đúc. IX. Sấy khuôn và lõi – Lắp ráp khuôn – Rót khuôn 1 Sấy khuôn lõi Khái niệm Sấy khuôn và lõi nhằm nâng cao độ bền, tính thông khí và giảm khả năng tạo khí và hơi nước của chúng khi rót kim loại và khuôn. Lõi nhất thiết phải sấy để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Khuôn phải sấy khi: đúc những vật đúc lớn; đúc vật đúc có hình dạng phức tạp; đúc vật đúc đòi hỏi chất lượng cao. Thực chất của quá trình sấy: - Dùng nhiệt để làm bốc hơi nước trong khuôn và lõi. 21
- Dùng nhiệt để oxy hóa các chất dính kết loại dầu mỡ, làm khô các chất dính kết dễ khô( nước thủy tinh, ximang…) Có nhiều kiểu sấy: sấy tiếp xúc, sấy đỗi lưu, sấy bức xạ. Nhiệt độ và thời gian sấy: nhiệt độ sấy thường trong khoảng 175-450°C, thời gian sấy phụ thuộc vào nhiệt độ. 2 Lắp ráp khuôn Lắp ráp khuôn cần bảo đảm: không vỡ khuôn, lõi, khôg rơi cát khuôn vào lòng khuôn, lắp chính xác. 2.1 Kiểm tra vị trí lõi trong khuôn Dùng dưỡng gỗ để kiểm tra vị trí của lõi sau khi đặt vào khuôn như: - Vị trí thẳng đứng hoặc nằm ngang của lõi - Vị trí tương đối giữa lõi và lòng khuôn. 2.2 Sử dụng con mã: Dùng những cái đỡ để đỡ những lõi to nặng, dài hoặc lắp côngxon. Dùng mã chống để tránh lõi bị nổi lên trên khi rót khuôn. 2.3 Kẹp khuôn hoặc đè khuôn Kẹp khuôn bằng buloong hoặc dùng tải trọng để đè khuôn. Yêu cầu: Lực kẹp khuôn + trọng lượng khuôn trên > lực đẩy Acsimet của kim loại lỏng lên khuôn trên. 3 Rót kim loại lỏng vào khuôn 3.1 Vị trí của khuôn khi rót - Khuôn đặt nằm ngang: thường dùng, đơn giản. - Khuôn đặt nằm nghiêng: dùng đối với vật đúc quan trọng, phức tạp hoặc thành mỏng Khuôn đặt thẳng đứng: để vật đúc có tổ chức mịn chặt, không bị rỗ khí, thường dùng khi đúc xilanh, piston… 3.2 Thùng rót Vỏ ngoài bằng thép, bên trong lót 1 lớp gạch chịu lửa. 22