Tài liệu Công nghệ chế tạo phôi

  • Số trang: 170 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 309 |
  • Lượt tải: 1
tranvantruong

Đã đăng 3224 tài liệu

Mô tả:

công nghệ chế tạo phôi
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÀI GIẢNG HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI Theo chƣơng trình 150 TC Sử dụng cho năm học: 2010-2011 Số tín chỉ: 03 (Lƣu hành nội bộ) Biên soạn: ThS. Văn Ngọc Hồng ThS. Bùi Ngọc Trân ThS. Vũ Đình Trung PGS.TS. Nguyễn Phú Hoa ThS. Trần Anh Đức KS. Hoàng Quang Tròn ThS. Nguyễn Thanh Tú THÁI NGUYÊN 2010 BÀI GIẢNG PHÁT CHO SINH VIÊN (LƢU HÀNH NỘI BỘ) Theo chƣơng trình 150 TC Sử dụng cho năm học: 2010 - 2011 Tên bài giảng: Công nghệ chế tạo phôi Số tín chỉ: 03 Thái Nguyên, ngày….…tháng …… năm 2010 Trƣởng bộ môn (ký và ghi rõ họ tên) Trƣởng khoa (ký và ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Đề cƣơng môn học Trang 1 Ngân hàng câu hỏi 3 Mục lục 5 PHẦN 1: SẢN XUẤT ĐÚC CHƢƠNG I: HỢP KIM ĐÖC 8  1. TÍNH ĐÖC CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 8 1. Tính chảy loãng: 8 2. Tính thiên tích: 9 3. Tính co ngót: 9 4. Tính hoà tan khí : 11  2. NẤU VÀ ĐÖC GANG 12 1. Nấu và đúc gang xám: 12 2. Đặc điểm nấu và đúc các loại gang khác: 15  3. ĐÖC THÉP 1. Phân loại thép đúc: 17 2. Cấu tạo hệ thống rót: 18 3. Đặc điểm về công nghệ khuôn: 18 4. Đặc điểm nấu thép: 18  4. NẤU ĐÖC HỢP KIM MÀU 20 1. Những đặc điểm và nguyên tắc chung về nấu luyện hợp kim màu: 20 2. Nấu luyện hợp kim nhôm: 21 3. Nấu luyện hợp kim đồng: 23 CHƢƠNG II: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÖC TRONG KHUÔN CÁT 26  1. THIẾT KẾ VẬT ĐÖC 26 1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết: 26 2. Chọn vị trí của mẫu trong khuôn, mặt ráp khuôn và phân mẫu: 32 3. Xác định lƣợng dƣ, dung sai và độ xiên thành bên của vật đúc: 33 4. Thiết kế lõi: 34 5. Thiết kế hệ thống rót. 35  2- THIẾT KẾ BỘ MẪU VÀ KHUÔN ĐÖC 1. Thiết kế bộ mẫu 40 40 2. Thiết kế khuôn: 44  3- KÝ HIỆU THIẾT KẾ ĐÖC VÀ BẢN VẼ CÔNG NGHỆ ĐÖC 45 1. Các hình thức thiết kế đúc: 45 2. Ký hiệu thiết kế đúc: 46 3. Bản vẽ công nghệ đúc: 46 CHƢƠNG III : KHUYẾT TẬT VẬT ĐÖC, PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA 48  1. KHUYẾT TẬT VẬT ĐÖC 48 1. Nhóm 1: Sai hình dáng, kích thƣớc và trọng lƣợng. 48 2. Nhóm II: Khuyết tật mặt ngoài 48 3. Nhóm III: Nứt. 49 4. Nhóm IV: Rỗ. 49 5. Nhóm V: Lẫn tạp chất. 49 6. Nhóm VI: Sai tổ chức. 49 7. Nhóm VII: Sai thành phần hoá học và cơ tính. 49  2. KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA KHUYẾT TẬT VẬT ĐÖC 50 1. Kiểm tra khuyết tật vật đúc: 50 2. Sửa chữa khuyết tật đúc: 50 PHẦN 2: GIA CÔNG ÁP LỰC CHƢƠNG I: NGUYÊN LÝ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 51 ξ1. KHÁI NIỆM CHUNG 51 ξ2. KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 53 I. LỰC TRONG GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 53 II. BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 56 ξ3. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TÍNH DẺO VÀ BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI 61 I. TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT 61 II. ỨNG SUẤT DƢ 62 III. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ TỔ CHỨC KIM LOẠI 63 IV. NHIỆT ĐỘ 64 V. TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG 65 VI. MA SÁT 66 ξ4. ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN DẠNG ĐẾN TỔ CHỨC TÍNH CHẤT CỦA KL 67 I. ẢNH HƢỞNG ĐỐI VỚI TỔ CHỨC KIM LOẠI 67 II. ẢNH HƢỞNG ĐỐI VỚI TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI 69 ξ5. MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT ÁP DỤNG TRONG GIA CÔNG ÁP LỰC 70 I. ĐỊNH LUẬT TỒN TẠI BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI KHI BIẾN DẠNG DẺO 70 II. ĐỊNH LUẬT ỨNG SUẤT DƢ (PHỤ) 71 III. ĐỊNH LUẬT THỂ TÍCH KHÔNG ĐỔI 72 IV. ĐỊNH LUẬT TRỞ LỰC BIẾN DẠNG BÉ NHẤT 74 V. ĐỊNH LUẬT ĐỒNG DẠNG 74 ξ6. ÁP LỰC ĐƠN VỊ VÀ CÔNG BIẾN DẠNG 75 I. ÁP LỰC ĐƠN VỊ 75 II. CÔNG BIẾN DẠNG 78 CHƢƠNG II: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ RÈN TỰ DO 81 ξ 1. NGHIÊN CỨU BẢN VẼ CHI TIẾT. 81 ξ 2. LẬP BẢN VẼ VẬT RÈN 81 I. XÁC ĐỊNH LƢỢNG DƢ VÀ DUNG SAI VẬT RÈN 81 II. VẼ BẢN VẼ VẬT RÈN 84 ξ 3. TÍNH TOÁN KÍCH THƢỚC PHÔI 85 I. XÁC ĐỊNH KHỐI LƢỢNG PHÔI RÈ 85 II. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC PHÔI RÈN 86 ξ 4. CHỌN CHẾ ĐỘ NUNG NÓNG VÀ LÀM NGUỘI 87 I – MỤC ĐÍCH NUNG NÓNG PHÔI ĐỂ RÈN VÀ CÁC HIỆN TƢỢNG XẨY RA KHI NUNG NÓNG PHÔI 87 II – CHẾ ĐỘ NUNG NÓNG PHÔI RÈN 90 III – LÀM NGUỘI SAU KHI RÈN 93 ξ 5. CHỌN MÁY ĐỂ RÈN TỰ DO 94 I – CHỌN MÁY BÖA ỨNG VỚI NGUYÊN CÔNG CHỒN 94 II – CHỌN MÁY BÖA ỨNG VỚI NGUYÊN CÔNG VUỐT 95 ξ 6 - CHỌN NGUYÊN CÔNG RÈN VÀ DỤNG CỤ CẦN THIẾT 96 CHƢƠNG III - THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ DẬP THỂ TÍCH 97 ξ 1 - KHÁI NIỆM CHUNG VỀ DẬP THỂ TÍCH. 97 I. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM II. ĐIỀU KIỆN DẬP THỂ TÍCH HỢP LÝ VÀ PHÂN LOẠI CÁC PHƢƠNG PHÁP DẬP THỂ TÍCH III. KHÁI QUÁT CHUNG QUÁ TRÌNH DẬP THỂ TÍCH MỘT CHI TIẾT ξ 2 - QUÁ TRÌNH DẬP THỂ TÍCH TRÊN MÁY BÖA I. THỰC CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH DẬP TRÊN MÁY BÖA II. PHÂN LOẠI VẬT DẬP TRÊN MÁY BÖA VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐẶC TRƢNG CHO VẬT DẬP III. VÀNH BIÊN VÀ RÃNH VÀNH BIÊN ξ 3 - LẬP BẢN VẼ VẬT DẬP 97 98 101 106 106 107 108 111 I. XÁC ĐỊNH KẾT CẤU VẬT DẬP VÀ PHƢƠNG PHÁP DẬP HỢP LÝ 111 II. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MẶT PHÂN KHUÔN 111 III. XÁC ĐỊNH LƢỢNG DƢ GIA CÔNG CƠ KHÍ VÀ DUNG SAI CHẾ TẠO VẬT DẬP 113 IV. ĐỘ NGHIÊNG THÀNH VẬT DẬP (GÓC NGHIÊNG THÀNH KHUÔN) 115 V. BÁN KÍNH LƢỢN 116 VI. LỖ ĐỘT VÀ MÀNG NGĂN LỖ ĐỘT 119 VII. VẼ BẢN VẼ VẬT DẬP 120 ξ 4 . CHỌN CÁC BƢỚC DẬP VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC PHÔI CHO VẬT DẬP NHÓM I 121 I. PHÂN LOẠI CÁC LÕNG KHUÔN TRÊN MÁY BÖA,CÁC BƢỚC DẬP 121 II. CHỌN CÁC BƢỚC DẬP 123 ξ 5. CHỌN CÁC BƢỚC DẬP VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC PHÔI CHO VẬT DẬP NHÓM II 128 I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC PHÔI 128 II. CHỌN CÁC BƢỚC DẬP 129 ξ 6. TRỌNG LƢỢNG ĐẦU RƠI CỦA MÁY BÖA DẬP. KẾT CẤU KHUÔN DẬP TRÊN MÁY BÚA 131 I . TRỌNG LƢỢNG ĐẦU RƠI CỦA MÁY BÖA DẬP 131 II. CÂN BẰNG LỰC TRƢỢT VÀ KHÓA KHUÔN 132 III. BỀ DÀY THÀNH KHUÔN, KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC LÕNG KHUÔN VÀ KÍCH THƢỚC KHỐI KHUÔN 133 IV. GÓC KIỂM TRA 135 V. BẢN VẼ KHUÔN DẬP VÀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO KHUÔN DẬP 135 CHƢƠNG IV : DẬP TẤM 136 ξ 1. KHÁI NIỆM CHUNG 136 I. ĐẶC ĐIỂM 136 II. PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN 136 ξ 2. DỤNG CỤ VÀ MÁY DẬP TẤM 137 I . MÁY DẬP TẤM: 137 II. KHUÔN DẬP TẤM 139 ξ 3. CÔNG NGHỆ DẬP TẤM 141 I. CẮT PHÔI TẤM 141 II. CẮT HÌNH VÀ ĐỘT LỖ BẰNG KHUÔN 142 III. UỐN 143 IV. DẬP VUỐT 145 V. UỐN VÀNH 150 VI. TÓP MIỆNG 151 VII. DÃN PHỒNG 152 VIII. IN NỔI 152 IX. DẬP ĐƢỜNG GỢN SÓNG 153 X . CUỐN MÉP 154 XI. MIẾT PHẦN 1: SẢN XUẤT ĐÖC....................................................................................... 1 CHƢƠNG I: HỢP KIM ĐÖC ................................................................................... 1  1. TÍNH ĐÖC CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM ..................................................... 1 1. Tính chảy loãng ...................................................................................................... 1 2. Tính thiên tích ......................................................................................................... 2 3. Tính co ngót ............................................................................................................ 2 4. Tính hoà tan khí ..................................................................................................... 4  2. NẤU VÀ ĐÖC GANG ....................................................................................... 5 1. Nấu và đúc gang xám ............................................................................................. 5 2. Đặc điểm nấu và đúc các loại gang khác ............................................................... 8  3. ĐÖC THÉP .................................................................................................................................... 1 0 1. Phân loại thép đúc .................................................................................................................................... 1 0 2. Cấu tạo hệ thống rót .................................................................................................................................... 1 1 3. Đặc điểm về công nghệ khuôn .................................................................................................................................... 1 1 4. Đặc điểm nấu thép .................................................................................................................................... 1 1  4. NẤU ĐÖC HỢP KIM MÀU .................................................................................................................................... 1 3 1. Những đặc điểm và nguyên tắc chung về nấu luyện hợp kim màu .................................................................................................................................... 1 3 2. Nấu luyện hợp kim nhôm .................................................................................................................................... 1 3 3. Nấu luyện hợp kim đồng .................................................................................................................................... 1 7 CHƢƠNG II : THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÖC TRONG KHUÔN CÁT .................................................................................................................................... 2 0  1. THIẾT KẾ VẬT ĐÖC .................................................................................................................................... 2 0 1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết .................................................................................................................................... 2 0 2. Chọn vị trí của mẫu trong khuôn, mặt ráp khuôn và phân mẫu .................................................................................................................................... 2 6 3. Xác định lƣợng dƣ, dung sai và độ xiên thành bên của vật đúc .................................................................................................................................... 2 6 4. Thiết kế lõi .................................................................................................................................... 2 8 5. Thiết kế hệ thống rót .................................................................................................................................... 2 9  2- THIẾT KẾ BỘ MẪU VÀ KHUÔN ĐÖC .................................................................................................................................... 3 4 1. Thiết kế bộ mẫu .................................................................................................................................... 3 4 2. Thiết kế khuôn .................................................................................................................................... 3 8  3- KÝ HIỆU THIẾT KẾ ĐÖC VÀ BẢN VẼ CÔNG NGHỆ ĐÖC .................................................................................................................................... 4 0 1. Các hình thức thiết kế đúc .................................................................................................................................... 4 0 2. Ký hiệu thiết kế đúc .................................................................................................................................... 4 0 3. Bản vẽ công nghệ đúc .................................................................................................................................... 4 0 CHƢƠNG III : KHUYẾT TẬT VẬT ĐÖC, PHƢƠNG PHÁP KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA CHÖNG .................................................................................................................................... 4 2  1. KHUYẾT TẬT VẬT ĐÖC .................................................................................................................................... 4 2  2. KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA KHUYẾT TẬT VẬT ĐÖC .................................................................................................................................... 4 4 1. Kiểm tra khuyết tật vật đúc .................................................................................................................................... 4 4 2. Sửa chữa khuyết tật đúc .................................................................................................................................... 4 4 PHẦN 2: GIA CÔNG ÁP LỰC .................................................................................................................................... 4 5 CHƢƠNG I: NGUYÊN LÝ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC .................................................................................................................................... 4 5  1. KHÁI NIỆM CHUNG .................................................................................................................................... 4 5 .................................................................................................................................... ξ2. KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI .................................................................................................................................... 4 6 1. Lực trong gia công kim loại bằng áp lực .................................................................................................................................... 4 6 2. Biến dạng dẻo kim loại .................................................................................................................................... 4 8 ξ3. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TÍNH DẺO VÀ BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI .................................................................................................................................... 5 5 1. Trạng thái ứng suất .................................................................................................................................... 5 5 2. Ứng suất dƣ .................................................................................................................................... 5 6 3.Thành phần hoá học và tổ chức kim loại .................................................................................................................................... 5 7 4. Nhiệt độ .................................................................................................................................... 5 8 5. Tốc độ biến dạng .................................................................................................................................... 5 8 6. Ma sát .................................................................................................................................... 5 9 ξ4. ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN DẠNG ĐẾN TỔ CHỨC TÍNH CHẤT CỦA KIM LOẠI .................................................................................................................................... 6 1 1. Ảnh hƣởng đối với tổ chức kim loại .................................................................................................................................... 6 1 2. Ảnh hƣởng đối với tính chất của kim loại .................................................................................................................................... 6 2 ξ 5. MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT ÁP DỤNG TRONG GIA CÔNG ÁP LỰC .................................................................................................................................... 6 4 1. Định luật tồn tại biến dạng đàn hồi khi biến dạng dẻo .................................................................................................................................... 6 4 2. Định luật ứng suất dƣ (phụ) .................................................................................................................................... 6 5 3. Định luật thể tích không đổi .................................................................................................................................... 6 6 4. Định luật trở lực biến dạng bé nhất .................................................................................................................................... 6 8 5. Định luật đồng dạng .................................................................................................................................... 6 8 ξ 6. ÁP LỰC ĐƠN VỊ VÀ CÔNG BIẾN DẠNG .................................................................................................................................... 6 9 1. Áp lực đơn vị .................................................................................................................................... 6 9 2. Công biến dạng .................................................................................................................................... 7 2 .................................................................................................................................... CHƢƠNG II : THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ RÈN TỰ DO .................................................................................................................................... 7 5 ξ 1. NGHIÊN CỨU BẢN VẼ CHI TIẾT. .................................................................................................................................... 7 5 ξ 2. LẬP BẢN VẼ VẬT RÈN .................................................................................................................................... 7 5 1. Xác định lƣợng dƣ và dung sai vật rèn .................................................................................................................................... 7 6 2. Vẽ bản vẽ vật rèn .................................................................................................................................... 7 8 .................................................................................................................................... ξ 3. TÍNH TOÁN KÍCH THƢỚC PHÔI .................................................................................................................................... 7 9 1. Xác định khối lƣợng phôi rèn .................................................................................................................................... 7 9 2. Xác định kích thƣớc phôi rèn .................................................................................................................................... 8 0 ξ 4. CHỌN CHẾ ĐỘ NUNG NÓNG VÀ LÀM NGUỘI .................................................................................................................................... 8 1 1. Mục đích nung nóng phôi để rèn .................................................................................................................................... 8 1 2. Chế độ nung nóng phôi rèn .................................................................................................................................... 8 4 3. Làm nguội sau khi rèn .................................................................................................................................... 8 7 ξ 5. CHỌN MÁY ĐỂ RÈN TỰ DO .................................................................................................................................... 8 9 1. Chọn máy búa ứng với nguyên công chồn .................................................................................................................................... 8 9 2. Chọn máy búa ứng với nguyên công vuốt .................................................................................................................................... 8 9 3. Chọn máy ép ứng với nguyên công đột lỗ .................................................................................................................................... 8 9 ξ 6. CHỌN NGUYÊN CÔNG RÈN VÀ DỤNG CỤ CẦN THIẾT .................................................................................................................................... 9 0 CHƢƠNG III : THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ DẬP THỂ TÍCH .................................................................................................................................... 9 1 ξ 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ DẬP THỂ TÍCH. .................................................................................................................................... 9 1 1. Thực chất đặc điểm .................................................................................................................................... 9 1 2. Điều kiện dập thể tích hợp lý và phân loại các phƣơng pháp dập thể tích .................................................................................................................................... 9 2 3. Khái quát chung quá trình dập thể tích một chi tiết .................................................................................................................................... 9 4 ξ 2. MÁY DẬP THỂ TÍCH .................................................................................................................................... 9 5 1. Các loại máy búa .................................................................................................................................... 9 5 2. Các loại máy ép .................................................................................................................................... 9 6 ξ 3. QUÁ TRÌNH DẬP THỂ TÍCH TRÊN MÁY BÖA .................................................................................................................................... 1 00 1. Thực chất của quá trình dập trên máy búa .................................................................................................................................... 1 00 2. Phân loại vật dập trên máy búa và các thông số cơ bản .................................................................................................................................... 1 01 3. Vành biên và rãnh vành biên .................................................................................................................................... 1 02 ξ 4. LẬP BẢN VẼ VẬT DẬP .................................................................................................................................... 1 05 1. Xác định kết cấu vật dập và phƣơng pháp dập hợp lý .................................................................................................................................... 1 05 2. Xác định vị trí và mặt phân khuôn .................................................................................................................................... 1 05 3. Xác định lƣợng dƣ gia công cơ khí và dung sai chế tạo vật dập .................................................................................................................................... 1 07 4. Độ nghiêng thành vật dập (góc nghiêng thành lòng khuôn) .................................................................................................................................... 1 09 5. Bán kính lƣợn .................................................................................................................................... 1 10 6. Lỗ đột và màng ngăn lỗ đột .................................................................................................................................... 1 13 7. Vẽ bản vẽ vật dập .................................................................................................................................... 1 14 ξ 5. CHỌN CÁC BƢỚC DẬP VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC PHÔI CHO VẬT DẬP NHÓM I .................................................................................................................................... 1 15 1. Phân loại các lòng khuôn trên máy búa và các bƣớc dập .................................................................................................................................... 1 15 2. Chọn các bƣớc dập .................................................................................................................................... 1 17 ξ 6. CHỌN CÁC BƢỚC DẬP VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC PHÔI CHO VẬT DẬP NHÓM II .................................................................................................................................... 1 22 1. Xác định kích thƣớc phôi .................................................................................................................................... 1 22 2. Chọn các bƣớc dập .................................................................................................................................... 1 23 ξ 7. TRỌNG LƢỢNG ĐẦU RƠI CỦA MÁY BÖA DẬP - KẾT CẤU KHUÔN DẬP TRÊN MÁY BÖA .................................................................................................................................... 1 25 1. Trọng lƣợng đầu rơi của máy búa dập .................................................................................................................................... 1 25 2. Cân bằng lực trƣợt và khoá khuôn .................................................................................................................................... 1 26 3. Bề dầy thành khuôn, khoảng cách giữa các lòng khuôn .................................................................................................................................... 1 27 4. Góc kiểm tra .................................................................................................................................... 1 29 5. Bản vẽ khuôn dập và vật liệu chế tạo khuôn dập .................................................................................................................................... 1 29 CHƢƠNG IV: DẬP TẤM .................................................................................................................................... 1 30 ξ 1. KHÁI NIỆM CHUNG .................................................................................................................................... 1 30 1. Đặc điểm .................................................................................................................................... 1 30 2. Phƣơng hƣớng phát triển .................................................................................................................................... 1 30 ξ 2. DỤNG CỤ VÀ MÁY DẬP TẤM .................................................................................................................................... 1 31 1. Máy dập tấm .................................................................................................................................... 1 31 2. Khuôn dập tấm .................................................................................................................................... 1 33 ξ 3. CÔNG NGHỆ DẬP TẤM .................................................................................................................................... 1 35 1. Cắt phôi tấm .................................................................................................................................... 1 35 2. Cắt hình và đột lỗ băng khuôn .................................................................................................................................... 1 36 3. Uốn .................................................................................................................................... 1 38 4. Dập vuốt .................................................................................................................................... 1 40 5. Uốn vành .................................................................................................................................... 1 44 6. Tóp miệng .................................................................................................................................... 1 46 7. Dãn phồng .................................................................................................................................... 1 47 8. In nổi .................................................................................................................................... 1 47 9. Dập đƣờng gợn sóng .................................................................................................................................... 1 48 10. Cuốn mép .................................................................................................................................... 1 48 11. Miết .................................................................................................................................... 1 49 PHẦN 1: SẢN XUẤT ĐÚC CHƢƠNG I: HỢP KIM ĐÖC *. Nội dung của chƣơng: Trình bày những vấn đề chính của các phương pháp nấu luỵên các hợp kim thường dùng như Gang, Thép, Hợp kim Nhôm, Hợp kim Đồng. *. Yêu cầu đối với sinh viên: Hiểu và vận dụng trong bài tập lớn.  1. TÍNH ĐÖC CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM Tính đúc của một kim loại hay hợp kim nào đó đƣợc đánh giá bởi khả năng đúc đạt chất lƣợng cao hay thấp của bản thân kim loại hay hợp kim đó. Nói nhƣ vậy rõ ràng tính đúc là một thuộc tính công nghệ phụ thuộc vào hàng loạt các tính chất khác của kim loại và hợp kim nhƣ: tính chảy loãng, tính co ngót, tính thiên tích và tính hoà tan khí. 1. Tính chảy loãng: a) Khái niệm: Là mức độ chảy loãng ra một diện tích rộng hay hẹp của kim loại hoặc hợp kim đƣợc khảo sát. Rõ ràng tính chảy loãng ảnh hƣởng đến khả năng điền đầy khuôn đúc. Nếu kim loại và hợp kim có tính chảy loãng thấp thì vật đúc có thể bị thiếu, hụt, hình dáng không rõ nét đặc biệt đối với những vật đúc thành mỏng, kết cấu phức tạp. b) Các nhân tố ảnh hƣởng đến tính chảy loãng: Tính chảy loãng của kim loại và hợp kim chịu ảnh hƣởng của các nhân tố sau: - Nhiệt độ: Nhìn chung nhiệt độ tăng, độ chảy loãng cũng tăng nhƣng chỉ đến một giới hạn nhất định phụ thuộc vào từng kim loại và hợp kim. Khi vƣợt quá giới hạn trên độ chảy loãng sẽ không tăng trong khi các tính chất khác nhƣ tính ô xy hoá, cháy hao, hoà tan khí... tăng mạnh. Vì vậy với mỗi kim loại và hợp kim chỉ nên qui định một khoảng nhiệt độ đúc tối ƣu. - Cấu trúc hợp kim: Các kim loại nguyên chất và hợp kim cùng tinh có độ chảy loãng cao hơn các hợp kim có cấu tạo ở dạng dung dịch đặc và hợp chất hoá học.Ví dụ thép có độ chảy loãng thấp hơn gang vì gang có thành phần hoá học gần điểm cùng tinh hơn. - Ảnh hƣởng của tạp chất: Trong kim loại và hợp kim càng nhiều các tạp chất khó chảy nhƣ màng ôxyt, nitrít thì độ chảy loãng càng thấp vì sức cản của chúng rất lớn làm tăng độ sệt động lực của hệ. - Ảnh hƣởng của thành phần hoá học của kim loại và hợp kim: Phốt pho có trong thành phần của kim loại và hợp kim sẽ làm tăng độ chảy loãng vì nó tạo thành hợp chất dễ chảy. Các nguyên tố có nhiệt độ chảy cao nhƣ Cr, Ti làm giảm độ chảy loãng vì tạo ôxyt khó chảy. - Ảnh hƣởng của khuôn: Khuôn có độ nhám cao, độ ẩm lớn sẽ làm giảm độ chảy loãng của kim loại và hợp kim. Nếu tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn lớn thì độ chảy loãng của kim loại rót khuôn cũng giảm. - Ảnh hƣởng của hình thức rót kim loại lỏng vào khuôn: Khi rót khuôn với vận tốc rót nhỏ, kim loại chảy vào khuôn theo chế độ chảy tầng, tốc độ chảy của các lớp sát thành khuôn bằng không. Do có sự truyền nhiệt từ dòng chảy vào thành khuôn nên lớp kim loại sát thành khuôn sẽ nhanh chóng đông đặc. Kết quả là diện tích dòng chảy giảm dần, độ chảy loãng vì thế cũng giảm. Khi rót khuôn với vận tốc rót lớn, kim loại sẽ chảy vào khuôn theo chế độ chảy rối vì vậy lớp kim loại sát thành khuôn đƣợc đổi chỗ với kim loại phía trong. Kết quả là nhiệt độ của kim loại giảm chậm hơn và sự thu hẹp tiết diện dòng chảy diễn ra chậm hơn, nghĩa là độ chảy loãng của kim loại sẽ cao hơn so với khi rót theo chế độ chảy tầng. 2. Tính thiên tích: a) Khái niệm: Thiên tích là hiện tƣợng không đồng nhất về thành phần hoá học trong toàn bộ vật đúc. Sự thiên tích làm giảm cơ tính của vật đúc, giảm khả năng chịu ăn mòn v.v... gây nên hƣ hỏng vật đúc khi làm việc. Ngƣời ta chia thiên tích ra hai dạng: - Thiên tích vùng: Là sự không đồng nhất vì thành phần hoá học giữa các vùng của vật đúc. Các nguyên nhân chính gây ra thiên tích vùng có thể là sự khác biệt lớn về tỷ trọng của các nguyên tố thành phần trong hợp kim. Các nguyên tố nặng có xu hƣớng tập trung ở phần dƣới của vật đúc, các nguyên tố nhẹ và tạp chất phi kim , bọt khí có xu hƣớng tập trung ở phần trên của vật đúc. Khi đúc ly tâm sự khác biệt về tỷ trọng của các nguyên tố thành phần của hợp kim dẫn đến sự khác biệt về lực ly tâm tác dụng lên chúng vì thế các nguyên tố nặng có xu hƣớng phân bố sát thành khuôn, các nguyên tố nhẹ phân bố gần tâm vật đúc. Rõ ràng khi thời gian kết tinh càng kéo dài thì mức độ thiên tích vùng càng lớn. Vì vậy để hạn chế thiên tích vùng phải rút ngắn thời gian kết tinh vật đúc bằng cách làm nguội nhanh kết hợp với khuấy đảo liên tục kim loại trong thời gian kết tinh. - Thiên tích hạt (thiên tích nhánh cây): Là sự không đồng nhất về thành phần hoá học trong nội bộ một hạt kim loại. Nguyên nhân chính sinh ra khuyết tật thiên tích hạt là do nhiệt độ kết tinh của các nguyên tố trong hợp kim khác nhau. Ban đầu nguyên tố có nhiệt độ kết tinh cao sẽ kết tinh trƣớc tạo nên lõi của hạt kim loại, nguyên tố có nhiệt độ kết tinh thấp sẽ kết tinh sau tạo nên lớp vỏ của hạt kim loại. Với những hợp kim có khoảng kết tinh rộng thì bản thân hạt kim loại cũng có thể bị ngậm xỉ và bọt khí gây nên thiên tích hạt. Để giảm thiên tích hạt cần làm nguội chậm vật đúc sau khi đã kết tinh hoàn toàn đến nhiệt độ thƣờng để dƣới tác dụng của nhiệt độ cao các nguyên tử của các nguyên tố thành phần trong hợp kim có đủ thời gian khuyếch tán tƣơng hỗ dẫn đến đồng đều vì thành phần hoá học trong nội bộ hạt. 3. Tính co ngót: Co ngót là hiện tƣợng giảm thể tích của hợp kim khi giảm nhiệt độ. Sự giãn nở khi nung nóng và co ngót khi làm nguội có thể xem nhƣ một quá trình thuận nghịch. Vì vậy độ co thể tích và co chiều dài có thể biểu diễn bằng phƣơng trình sau: V = V (to1 - to2 ) , % L = L (to1 - to2 ) , % Trong đó: - V , L là hệ số co thể tích và co chiều dài - to1 và to2 là nhiệt độ đầu và cuối của quá trình khảo sát co. Khi rót kim loại lỏng vào khuôn có thể tích Vk , ngƣời ta thấy vật đúc đông đặc và nguội trải qua 3 giai đoạn co sau: a) Co ở trạng thái lỏng: Là sự co thể tích bắt đầu từ nhiệt độ rót đến nhiệt độ bắt đầu kết tinh, Hình 124: Sự hình thành lõm co đƣợc tính theo công thức: Vlỏng = V lỏng (toR - tobềkt ) Từ công thức trên thấy rõ nhiệt độ rót (tR) càng cao thì lƣợng co ở trạng thái lỏng càng nhiều. Co ở trạng thái lỏng chỉ làm giảm mức kim loại lỏng trong hốc khuôn, vì vậy nếu thiết kế hệ thống bù ngót hợp lý thì sẽ không dẫn đến khuyết tật vật đúc. b) Co trong giai đoạn kết tinh: Là sự co thể tích tính từ lúc bắt đầu kết tinh đến khi kết thúc quá trình kết tinh, đƣợc tính theo công thức: VKt = V kt (to bềkt - toktkt). Co trong giai đoạn kết tinh là nguyên nhân gây ra khuyết tật lõm co và rỗ co trong vật đúc. - Sự hình thành lõm co: Trong giai đoạn kết tinh vật đúc thƣờng tản nhiệt mạnh về phía đáy và thành bên (hình 124). Vì vậy tại một thời điểm bất kỳ trong giai đoạn vật đúc đang kết tinh ta đều thấy có hai lớp "da đông đặc" : lớp ở thành bên và lớp ở đáy. Lớp ở đáy co một lƣợng là: V ..x2 .d.h. Lớp ở thành bên co một lƣợng là: V .2 .. x . (y - H). dx. Nếu tốc độ tản nhiệt theo phƣơng x và y là nhƣ nhau thì: dh = dx và H = R - x. Độ co tổng cộng sẽ là : V =  .V (2x.y.dx + 3 x2. dx - 2 R.x.dx). Ngoài ra để điền đầy vật đúc cần bổ sung thêm một lƣợng kim loại là : . x2. dy + V .. x2. dy. Kết hợp hai phƣơng trình này giải ra nghiệm : x y  H .( ) n R Từ quan hệ giữa y và x rút ra nhận xét: lõm co có dạng nón ngƣợc nằm ở phía trên vật đúc. - Sự hình thành rỗ co: Nếu lõm co là hiện tƣợng hình thành co tập trung hình nón ngƣợc phía trên vật đúc thì rỗ co là hiện tƣợng co phân tán rải rác trong toàn bộ vật đúc. Nguyên nhân hình thành rỗ co là do kim loại kết tinh theo cơ chế nhánh cây làm cho phần kim loại lỏng nằm giữa các nhánh cây bị cô lập trong quá trình kết tinh. Kim loại lỏng từ phần chƣa kết tinh không thể bổ xung bù co ngót cho phần kim loại lỏng giữa các nhánh cây. Kết quả cuối cùng là trong không gian giữa các nhánh cây để lại những lỗ co nhỏ phân tán và đƣợc gọi là "rỗ co". - Quan hệ giữa lõm co và rỗ co: Thấy rằng các hợp kim có khoảng đông hÂp thì có xu hƣớng hình thành lõm co. Ngƣợc lại các hợp kim có khoảng đông rộng sẽ có xu hƣớng hình thành rỗ co. Trong vật đúc nếu rỗ co nhiều thì lõm co sẽ có thể tích giảm đi. Biện pháp khắc phục lõm co tốt nhất là đặt đậu ngót để đƣa lõm co vào đậu ngót rồi cắt bỏ sau khi đúc. Để khắc phục rỗ co có thể tăng áp lực lên mặt thoáng kim loại lỏng trong quá trình kết tinh để tăng khả năng mao dẫn của kim loại lỏng vào khe hở giữa các nhánh cây do đó giảm đƣợc rỗ co. Cũng có thể dùng từ trƣờng, siêu âm, v.v... khuấy đảo bÀ gãy các nhánh cây trong quá trình kết tinh để giảm rỗ co. Sau khi đúc với một số chi tiết dùng phƣơng pháp rèn hoặc cán để làm bÂp các rỗ co. c) Co ở trạng thái rắn: Là sự co tính từ nhiệt độ kết thúc kết tinh đến nhiệt độ thƣờng của môi trƣờng, tính theo công thức: Vd = vd ( t oktkt - tomt ) = 3 L (to ktkt - tomt ) Lƣợng co tính theo công thức trên chỉ đúng khi vật đúc đƣợc co tự do. Khi đó cùng với sự co dài của vật đúc thể tích của lõm co, rỗ co cũng giảm. Tuy nhiên trong thực tế vật đúc luôn bị khuôn cản co tự do, vì vậy dƣới tác dụng của hiện tƣợng co ở trạng thái rắn trong vật đúc luôn tồn tại ứng xuất dƣ. ứng xuất dƣ càng lớn vật đúc càng dễ bị cong vênh, nứt nẻ. K. P (với khí hai nguyên) S= Độ hoà tan khí d 4. Tính hoà tan khí : Khí hoà tan vào trong kim loại lỏng trong quá trình nấu luyện và khi rót khuôn. Độ hoà tan của khí phụ thuộc vào: - Nhiệt độ của kim loại (hình 125) khi kim loại bắt đầu chảy (t = ta) độ hoà tan của khí tăng dần (đoạn AB). Sau khi kim loại chảy hoàn toàn độ hoà tan của khí tăng đột ngột (đoạn BC). Đến nhiệt sôi của kim loại (t = tc ) độ hoà tan của khí lại bắt đầu giảm do tác động sôi của kim loại làm thoát bớt khí ra môi trƣờng bên ngoài. - Áp xuất khí trong môi trƣờng bao quanh. Theo Sibest áp xuất khí trong môi trƣờng bao quanh càng lớn thì độ hoà tan của nó vào kim loại lỏng sẽ càng cao. Độ hoà tan khí lúc đó có thể tính theo công thức: K .3 P (với khí ba nguyên) Trong đó K là hệ số Sibest. - Bản chất của khí hoà tan: Hình 125: Độ hoà tan khí Khí hoà tan vào kim loại lỏng càng nhiều khi nó dễ phân ly thành nguyên tử. Đƣờng kính nguyên tử của khí càng nhỏ thì độ hoà tan của nó trong kim loại lỏng càng lớn. - Tình trạng nấu luyện và rót: Khi nấu luyện càng khuấy đảo nhiều càng tạo điều kiện làm tăng độ hoà tan của khí. Khi rót kim loại lỏng nếu kết cấu của hệ thống rót không hợp lý cũng sẽ cuốn khí từ môi trƣờng bên ngoài vào kim loại lỏng. Trong quá trình kết tinh và làm nguội vật đúc do nhiệt độ của kim loại giảm dần nên độ hoà tan khí cũng giảm. Khí bị đẩy ra khỏi kim loại lỏng dƣới dạng tự do. Nếu lƣợng khí tự do ấy không kịp thoát ra khỏi vật đúc trƣớc khi tạo thành lớp vỏ rắn bao quanh vật đúc thì nó sẽ tạo thành các bọt khí, đƣợc gọi là khuyết tật "rỗ khí". Giống nhƣ khuyết tật rỗ co, rỗ khí làm giảm độ kín và cơ tính của vật đúc vì vậy cần hết sức phòng tránh.Để giảm hoà tan khí trƣớc hết
- Xem thêm -