Tiểu luận công nghệ kim loại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM<br /> KHOA NHIỆT LẠNH<br /> <br /> TIỂU LUẬN<br /> CÔNG NGHỆ KIM LOẠI<br /> <br /> Lớp học phần: ĐHNL3TLT<br /> Học kỳ: 3<br /> Năm học: 2011-2012<br /> GVGD: Nguyễn Văn Dần<br /> SVTH: Nguyễn Minh Hải<br /> MSSV: 09277991<br /> SVTH: Trần Bùi Công Nghĩa<br /> MSSV: 09247931<br /> <br /> TPHCM, ngày 04 tháng 01 năm 2012<br /> <br /> LỜI MỞ ĐẦU<br /> Công nghệ đúc hiện là tứ đại thiên vương trong chuyên ngành kim loại và hợp kim cho<br /> nên việc hiểu rõ để định hướng vào ngành này là điều vô cùng cấp thiết. Theo xu hướng<br /> hiện nay đúc có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống. Đúc có vai trò quan trọng đối<br /> với nền kinh tế. Tuy nhiên, ở nước ta vẫn chưa quan tâm nhiều đến vai trò của nó, ví như:<br /> những lợi ích từ việc sản xuất các chi tiết thay thế, vai trò trong đời sống hằng ngày.<br /> Thêm vào đó, một số nhà sản xuất, quản lý và chuyên viên kỹ thuật chưa hiểu được sự<br /> khác biệt của chi tiết được chế tạo từ Đúc và từ các phương pháp khác. Kết quả là thiếu<br /> cơ hội cho các nhà sản xuất. Sản xuất đúc được phát triển rất mạnh và được sử dụng rất<br /> rộng rãi trong các ngành công nghiệp, khối lượng vật đúc trung bình chiếm khoảng 40%<br /> đến 80% tổng khối lượng máy móc, trong ngành cơ khí khối lượng vật đúc chiếm đến<br /> 90% mà giá thành chỉ chiếm có 20% đến 25%. Ứng dụng lớn nhất là xe hơi và xe tải<br /> hạng nhẹ vào khoảng 31%. Các lĩnh vực khác bao gồm xây dựng, khai khoáng và dầu khí<br /> khoảng 6%, đường ống và khớp nối 15%, máy bơm và nén khí 3%, đô thị 3%, đường sắt<br /> 6%, máy nông nghiệp 6%, van 5%, động cơ đốt trong 5%. Đầu tư về phát triển công<br /> nghệ mới để giảm ô nhiễm môi trường.<br /> Đúc mẫu cát hiện đang được sử dụng rất nhiều trên thế giới. Các dòng sản phẩm đúc<br /> bằng công nghệ mẫu cát ngày càng nhiều vì có chất lượng cao và tỷ lệ sản phẩm hư hỏng<br /> thấp. Theo khảo sát của khoa công nghệ vật liệu trường đại học bách khoa TP.HCM, ở<br /> TP.HCM hiện chỉ có một doanh nghiệp sử dụng công nghệ đúc mẫu cát, chỉ để sản xuất<br /> các sản phẩm trang trí mỹ nghệ. Trong khu chế xuất Tân Thuận có một công ty của Nhật<br /> áp dụng công nghệ này để sản xuất các chi tiết máy, song các sản phẩm chủ yếu được<br /> xuất về thị trường Nhật và ra thị trường thế giới. Hiện nay các doanh nghiệp trong nước<br /> cho đến nay chủ yếu vẫn đang sử dụng công nghệ đúc bằng khuôn cát, mà mặt hạn chế là<br /> chất lượng vật đúc thấp và tỷ lệ phế phẩm cao (trên30%).<br /> Hiện nay, công ty cổ phần cơ khí & đúc kim loại Sài Gòn (Sameco) đã thực hiện thành<br /> công quy trình công nghệ đúc mẫu cát các chi tiết phức tạp chất lượng cao cho ngành cơ<br /> khí, với công suất 600 tấn/năm. Đây là lần đầu tiên công nghệ này được công ty<br /> trong nước thực hiện thành công. Kết quả này sẽ thiết thực góp phần cung cấp cho thị<br /> trường trong nước những sản phẩm phôi đạt chất lượng cao (giúp các doanh nghiệp trong<br /> nước giảm giá thành sản xuất), nâng cao khả năng cạnh tranh và xuất khẩu cho các doanh<br /> nghiệp cơ khí. Vì vậy, Đúc trong khuôn mẫu cát là một phương pháp mới nhiều ưu điểm.<br /> Đúc mẫu cát có thể làm được các chi tiết phức tạp, có thành mỏng, chất lượng bề mặt<br /> cao, giảm đáng kể lượng gia công cơ khí, nhiều chi tiết đúc xong có thể sử dụng ngay.<br /> Đúc mẫu cát có thể làm được các sản phẩm có trọng lượng từ vài gram đến vài chục<br /> kilogram.<br /> <br /> 1<br /> <br /> Công nghệ đúc<br /> 1.1 Định nghĩa<br /> 1.2 Đặc điểm.<br /> 1.3 Phân loại các phương pháp đúc<br /> 1.4 Sơ đồ sản xuất đúc bằng khuôn cát<br /> 1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc<br /> 1.6 Nguyên lý thiết kế kết cấu vật đúc<br /> 1.1 Định nghĩa<br /> Đúc là quá trình điền đầy kim loại ở thể lỏng vào lòng khuôn đúc có hình dạng kích<br /> thước định sẵn. Sau khi kim loại đông đặc ta thu được sản phẩm tương ứng với lòng<br /> khuôn. Sản phẩm đó gọi là vật đúc.<br /> Nếu đem vật đúc gia công như gia công cắt gọt gọi là phôi đúc.<br /> Mọi vật liệu nhỏ : gang, thép,hợp kim màu, vật liệu phi kim khi nấu chảy , đều đúc<br /> được.<br /> Tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp.<br /> Có khối lượng lớn mà các gia công phôi khác không thực hiên được.<br /> 1.2 Đặc điểm<br /> Nhược điểm:<br /> Do quá trình kết tinh từ thể lỏng nên trong vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí,<br /> nứt, lẫn tạp chất.<br /> Khi đúc trong khuôn cát, độ chính xác về kích thước và độ bóng thấp.<br /> Tiêu hao một phần không nhỏ kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót và cho các đại<br /> lượng khác (lượng dư, độ xiên . . .)<br /> 1.3 Phân loại các phương pháp đúc<br /> Phương pháp sản xuất đúc được phân loại tuỳ thuộc vào loại khuôn mẫu, phương<br /> pháp làm khuôn .vv.<br /> Tuỳ thuộc vào loại khuôn đúc người ta phân ra làm hai loại:<br /> Đúc trong khuôn cát<br /> Đúc đặc biệt<br /> a) Đúc trong khuôn cát:<br /> Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá khuôn).vật đúc tạo hình<br /> trong khuôn cát có độ chính xác thấp độ bóng bề mặt kém lượng dư gia công<br /> lớn.Nhưng khuôn cát tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn.<br /> b) Đúc đặc biệt:<br /> Ngoài khuôn cát , các dạng đúc trong khuôn đúc (kim loại ,vỏ mỏng .) được gộp<br /> chung là đúc đặc biệt .<br /> Đúc đặc biệt, do tính riêng từng loại cho ta sản phẩm chất lượng cao hơn ,độ chính<br /> xác ,độ bóng cao hơn vật đúc trong khuôn cát. Ngoài ra phần lớn các phương pháp<br /> đúc đặc biệt có năng suất cao hơn .tuy nhiên đúc đặc biệt thường chỉ được vật đúc<br /> nhỏ và trung bình .<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1.4. Sơ đồ sản xuất đúc bằng khuôn cát<br /> Hỗn hợp làm khuôn<br /> Mẫu đúc<br /> Hộp lõi<br /> Hỗn hợp làm lõi<br /> Nhiên liệu<br /> Lò đúc<br /> Làm khuôn<br /> Làm lõi<br /> Sấy lõi<br /> Sấy khuôn<br /> Lắp ráp khuôn, lõi<br /> Nguyên liệu kim loại<br /> Nấu kim loại<br /> Biến tính<br /> Rót khuôn<br /> Phá khuôn,lõi<br /> Kiểm tra<br /> Làm sạch vật đúc<br /> Thành phẩm<br /> Phế phẩm<br /> Khuôn tươi<br /> Khuôn khô<br /> 1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc<br /> * Chất lượng vật đúc<br /> + Độ chính xác hình dạng và kích thước<br /> + Độ nhẵn bóng bề mặt<br /> + Tính chất kim loại<br /> * Nhân tố ảnh hưởng<br /> -Hợp kim đúc:<br /> -Loại khuôn đúc và phương pháp đúc<br /> -Ảnh hưởng của công nghệ đúc .<br /> 1.6 Nguyên lý thiết kế kết cấu vật đúc.<br /> a. Khái niệm :<br /> Vật đúc là dạng sản phẩm hình thành từ hợp kim lỏng trong lòng khuôn. Sự hình<br /> thành đó chịu ảnh hưởng lớn kết cấu vật đúc.<br /> b. Yêu cầu của một kết cấu kim loại<br /> Bảo quản quy trình công nghệ làm khuôn đơn giản, thuận tiện.<br /> Để xác định vị trí lòng khuôn trong khuôn đúc để tạo ra hướng kết tinh đúng nhằm<br /> nâng cao chất lượng hợp kim đúc loại bỏ các khuyết tật đúc.<br /> Bảo đảm cho quy trình công nghệ gia công cắt gọt được thuận tiện.<br /> Bảo đảm cơ tính vật đúc.<br /> <br /> 3<br /> <br /> Trong sản xuất đúc, vật đúc được phân chia thành khối lượng gồm :<br /> Nhỏ, trung bình, và lớn.<br /> Vật đúc nhỏ ≤100 kg<br /> Vật đúc trung bình 100 ÷ 150 kg<br /> Vật đúc lớn > 500 kg<br /> Tính chất sản xuất :<br /> Đơn chiếc : 1 ÷ 50 vật đúc / năm<br /> Hàng loạt: : Nhỏ : 50 ÷ 100 vật đúc / năm<br /> Vừa : 100 ÷ 1000 vật đúc / năm<br /> Lớn : 1000 ÷ 10.000 vật đúc / năm<br /> Hàng khối : > 10.000 vật đúc / năm Sản xuất : Lỗ ϕ ≥ 50 mm → đơn chiếc<br /> Lỗ ϕ ≥ 30 mm → hàng loạt<br /> Lỗ ϕ ≥ 20 mm → hàng khối<br /> <br /> Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng<br /> chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu. Đa phần công<br /> nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại.<br /> Công nghệ đúc được chia thành hai loại chính: Đúc thông thường và Đúc đặc biệt<br /> Là công nghệ có từ cổ xưa, đúc thông thường được thực hiện với các khuôn cát.<br /> Đúc đặc biệt<br /> Là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và<br /> công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc.<br /> Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim<br /> loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác.<br /> Đúc trong khuôn kim loại<br /> Ưu điểm:<br /> Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách<br /> rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường<br /> mà không chịu bất kỳ tác động nào khác. Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do<br /> nó có các đặc điểm sau đây:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Khuôn được sử dụng nhiều lần;<br /> Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm khối lượng<br /> gia công cơ khí;<br /> Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với<br /> khuôn kim loại.<br /> Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm<br /> đúc.<br /> 4<br /> <br />