Tài liệu Xây dựng và triển khai quy trình sản xuất đúc một chi tiết cụ thể tại trung tâm đúc viên công nghệ đúc viện công nghệ tổng công ty máy động lực và máy nông nghiệp

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc MỤC LỤC Số Nội dung Trang Lời nói đầu 3 Lời cảm ơn 6 mục Phần một TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TẠI TRUNG TÂM ĐÚC VIỆN CÔNG NGHỆ I.1 Sơ đồ làm việc của trung tõm 7 I.2 Sơ đồ mặt bằng trung tõm 8 Phần hai CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ II.1 Giới thiệu chi tiết răng gầu xúc 9 II.2 Khái quát về thép làm Răng gầu xúc 9 II.3 Cơ sở thiết kế công nghệ đúc 12 II.3.1 Cơ sở thiết kế chung 12 II.3.2 Cơ sở thiết kế khuôn 15 II.3.3 Cơ sở nấu luyện 34 1 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc Phần ba THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CHO CHI TIẾT ĐÚC RĂNGN GẦU XÚC III.1 Phân tích vật đúc 39 III.2 Xác định phƣơng pháp đúc 41 III.3 Phƣơng án công nghệ 41 III.3.1 Xác định mặt phõn khuôn 41 III.3.2 Qui trình công nghệ 42 III.4 Quá trình nấu luyện 53 III.4.1 Thiết bị nấu 53 III.4.2 Trình tự thao tác nạp liệu 54 III.4.3 Nồi rót và rút khuụn 56 III.4.4 Nấu mỏc thộp Mn 13Đ 57 Kiểm tra và làm sạch 60 III.5 III.5.1 Vật đúc và dỡ khuụn 60 III.5.2 Chế độ nhiệt luyện cho vật đúc 61 Tài liệutham khảo 2 63 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghió Việt Nam Độc Lập -Tự Do -Hạnh Phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Nhúm sinh viên : Lê Đình Duy Nguyễn Đình Đạo Vũ Thành KiêN Nguyễn Thành Hiếu Lớp : CNVL4 Khoa : Khoa Học Và Công Nghệ Vật Liệu Nhiệm vụ : Xõy dựng và triển khai quy trình sản xuất đúc một chi tiết cụ thể tại : Trung Tõm Đúc-Viện Công Nghệ-Tổng Công Ty Máy Động Lực Và Máy Nông Nghiệp-Bộ Công Nghiệp . Các số liệu ban đàu : -Đối tƣơng :Răng Gầu Xúc - Mắt Thép Mn13Đ. -Nguyên liệu và trang thiết bị : Theo điều kiện thực tế sản xuất tại Trung Tõm Đúc-Viện Công Nghệ-Tổng Công Ty Máy Động Lực Và Máy Nông Nghiệp-Bộ Công Nghiệp . Nội dung các phần : *Lý thuyết : -Giới Thiệu các phƣơng pháp Đúc -Vật liệu và Công Nghệ khuôn cát -Hợp kim Đúc và Công Nghệ nấu luyện -Kiếm tra, đánh giá sản phẩm Đúc -Các dạng khuyết tật thƣờng gặp *Thực nghiệm : -Theo quy trình sản xuất đã xõy dựng Các bản vẽ và đồ thị : Theo yêu cầu thực tế Cán bộ hƣớng dẫn : -Cho điểm và đánh giá :TS Đào Hồng Bách -Hƣớng dẫn thực nghiệm : Cô Trần Thị Thanh Mai Ngày giao nhiện vụ : Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 3 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc LỜI NÓI ĐẦU Ngành đúc là một ngành sản xuất chế tạo phôi cho hầu hết các ngành công nghiệp trong thời đại ngày nay: từ một ngành truyền thống, ngành đúc đang trở thành một ngành công nghệ vật liệu chủ chốt, một ngành công nghiệp hiện đại bao hàm tính khoa học và tính thực tiễn rất cao. Ngành đúc đã tiếp thu được những thành tựu mới nhất của khoa học và công nghệ vật liệu, áp dụng hiệu quả các ưu việt của các lĩnh vực toán tin học, tự động hóa cũng như các lĩnh vực vật lý, hóa học và cơ học để tạo ra các vật phẩm, phôi có chất lượng cao về mặt hợp kim đúc, lẫn công nghệ tạo hình nhằm đảm bảo cơ - lý tính cũng như các tính năng làm việc cao, có độ chính xác về hình dạng và kích thước, Ýt phải gia công cơ khí, có hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao và đáp ứng các yêu cầu về cung cấp phôi cũng như vật phẩm cho các ngành công nghiệp. Hợp kim đúc là phần quan trọng cấu thành sản phẩm đúc. Chất lượng hợp kim là yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm. Đối với hợp kim đúc gang – bao gồm gang xám grafit tấm, gang cầu, gang dẻo, ngoài ra còn có gang trắng và gang biến trắng. Tính chất nổi trội của gang là có tính chất chịu va đập, chịu nhiệt cao, chịu mài mòn tốt trong điều kiện không được bôi trơn đầy đủ, có cơ tính thỏa mãn và đặc biệt có tính đúc và hiệu quả kinh tế cao. Nhưng ngày nay trên thế giới ở các nước phát triển và đang phát triển đang có xu thế phát triển các loại hợp kim chất lượng cao, hiệu quả kinh tế lớn để thay thế các hợp kim đúc chất lượng thấp hoặc hiệu quả kinh tế không cao. Cụ thể là: các hợp kim có cơ tính thấp (gang xám) hoặc hiệu quả kinh tế không cao (gang dẻo,..) có sản lượng ngày càng giảm; để thay thế người ta sử dụng gang cầu và hợp kim nhôm. Các nước phát triển rất mạnh gang cầu 4 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc như Hà Lan, Aó, Pháp, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, và Đức (từ 28 đến 47% trọng lượng hợp kim đúc trong năm 2003). Ở Việt nam, ngành đúc còn non trẻ, chưa phát triển. Theo số liệu ước tính chưa chính xác, sản lượng vật phẩm đúc hiện tại của ta mới chỉ đạt khoảng 400.000-500.000 tấn/năm. Nếu căn cứ vào nghị quyết của Đảng năm 2020, nước ta phải trở thành một nước công nghiệp thì sản lượng đúc phải đạt tới khoảng 3.000.000 tới 4.000.000 tấn vật đúc/năm, tức phải tăng gấp 10 lần sản lượng đúc hiện tại. Để phục vụ đắc lực nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt ngành chế tạo máy sẽ phải đầu tư nhiều xí nghiệp và xưởng đúc mới trên cơ sở tiếp tục nhập các dây chuyền thiết bị công nghệ đủ sức cạnh tranh và phải tính khuynh hướng phát triển vật liệu, hợp kim và thiết bị đúc (để nấu gang, cần chú ý lò đúc gió nóng, và nấu liên hợp lò đứng- lò điện cảm ứng) trong phương pháp tạo hình cần phát triển phương pháp cát - nhựa furan, đồng thời mở rộng việc áp dụng chất dính nhựa theo phương pháp hộp nguội và hộp nóng, đồng thời phát triển các phương pháp đặc biệt cho sản xuất hàng loạt các chi tiết bằng gang, thép theo xu hướng đang thay đổi trên thế giới đảm bảo hội nhập và đi thẳng vào kỹ thuật cao nhất ở các lĩnh vực tiên tiến, mang lại hiệu quả kinh tế. Mặt khác, phải hết sức tập trung đào tạo nhân lực chất lượng cao, đủ sức vận hành và sử dụng có hiệu quả nhất các đây chuyền thiết bị và công nghệ ngoại nhập, biết sử dụng công nghệ tiên tiến trong điều kiện Việt nam và phát huy sáng tạo để có thể cạnh tranh với các nước đã xuất thiết bị và công nghệ. 5 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc Tại trung tâm Đúc-Viện Công nghệ ( Ngõ 25 Vò Ngọc Phan- Láng Hạ- Hà Nội), vừa sản xuất những chi tiết máy móc theo đơn đặt hàng của các công ty nhà máy lớn, vừa làm nghiên cứu khoa học và các công trình nghiên cứu công nghệ đúc mới với những vật liệu mới. Hiện tại trung tâm đang đẩy mạnh việc tự động hoá sản xuất, lắp ráp những thiết bị máy móc hiện đại, làm tăng năng suất trong quá trình sản xuất đúc. Trên cơ sở đó chúng em chọn “ Công nghệ đúc chi tiết Răng gầu xúc” để làm đề tài tốt nghiệp. Đề tài gồm 3 phần . Phần một : Tình hình sản xuất đúc tại trung tâm Phần hai : Khảo sát công nghệ sản xuất đúc chi tiết Răng gầu xúc. Phần ba : Cơ sở lý thuyết để lựa chọn công nghệ. 6 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc Lời Cảm ơn Sau gần 3 năm học tập tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, chúng em đó tớch luỹ được một số lượng kiến thức nhất định để chuẩn bị cho thời gian thực tập. Với sự giới thiệu của nhà trường mà chúng em được học tập và thực hành tại Viện Công Nghệ ( Ngõ 25 Vũ Ngọc Phan – Láng hạ – Hà nội ) để làm ra bản đồ án ngày hôm nay. Chúng em vô cùng cảm ơn TS: Đào Hồng Bách, các thầy cô bộ môn cùng với ban lãnh đạo và cỏc cụ chỳ, anh chị trong Viện công nghệ đã tận tình giúp đỡ để chúng em hoàn thành cuốn đồ án này. Tuy cuốn đồ án đã hoàn thành nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót, vì vậy rất mong sự giúp đỡ của các thầy cô để cuốn đồ án của chúng em được đầy đủ và chính xác hơn, và có được những kiến thức thực tế nhất sau khi tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên làm thực tập: 1 Lê Đình Duy 2 Vũ Thành Kiên 3 Nguyễn Đình Đạo 4 Nguyễn Thanh Hiếu 7 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc PHẦN I TÌNH HÌNH SẢN XUẤT TẠI TRUNG TÂM ĐÚC - VIỆN CÔNG NGHỆ - Sơ đồ làm việc của trung tâm. Ban giám đốc Ban kế hoạch Phòng thiết kế Ban nhiệt luyện Ban luyện kim Tổ lò Tổ khuôn Tổ làm sạch - Bộ phận quản lý gồm: 01 giám đốc, 02 phó giám đốc cùng 30 kỹ sư và công nhân, đều tham gia vào trong quá trình sản xuất. - Tình hình tại trung tâm sản xuất ra rất nhiều loại sản phẩm chủ yếu, làm các chi tiết máy móc theo đơn đặt hàng của các nhà máy đòi hỏi chất lượng sản phẩm tốt và bền đẹp. 8 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc - Các công nghệ đúc chính được thực hiện trong trung tâm là đúc bằng khuôn cát - thuỷ tinh lỏng đóng rắn bằng CO2, khuôn cát đất sét (khuôn tươi) và khuôn mẫu cháy. - Mặt bằng trung tâm đúc khoảng 1000 m2 . Hình 1: Sơ đồ trung tâm đúc. Khu vùc lµm s¹ch Cöa Kho phÕ liÖu Kho mÉu Khu vùc lß Khu vùc rãt Khu vùc c¸t Khu vùc lµm khu«n c¸t Khu vùc c¸t Kho phÕ liÖu Cöa Cöa 9 §óc khu«n mÉu ch¸y Kho hßm khu«n Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Cöa Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc PHẦN II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ II.1 Răng gầu xúc. Răng gầu xúc là chi tiết không thể thiếu của máy xúc, vỡ nú là chi tiết làm việc chính của máy xúc. Để tăng năng xuất cho việc khai thác các mỏ quặng, mỏ đá, mỏ than …thỡ đòì hỏi sản xuất ra chi tiết với số lượng nhiều, chi tiết bền đẹp và có chất lượng. II.2 Thộp làm răng gầu xúc Thép (đúc) chế tạo răng gầu xúc phải có tớnh chất chịu mài mòn, chịu va đập.Loại thép thường được sử dụng là thép hatphin.Thép hatphin có khả năng chống mài mòn rất cao trong điều kiện va đập. Sau đỳc thép hatphin có tổ chức  + (Fe,Mn)3C. Sau nhiệt luyện thép hatphin chỉ có pha  và không bị nhiễm từ. Tổ chức  của thép thu được sau khi tôi ở 1000 – 1150 0C trong nước hoặc trong không khí với vật đúc thành mỏng. Thành phần thép như sau (%): (1,0-1,4) C; (0,4-1) Si; (10-14) Mn; (0,08-0,12) P; (0,02-0,04) S. Tiêu biểu của loại thép này là thép Mn13 có thành phần (%); 1,25 C; 0,8 Si; 13 Mn; 0,1 P; 0,02 S. Một điều quan trọng nhất là khi lựa chọn thành phần là đảm bảo tỷ lệ Mn/C =7ữ10, tốt nhất là 10. Đặc điểm nổi bật của loại thép 10 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc này là, austenit cacbon cao ở trên bề mặt chi tiết khi chịu tải trọng va đập sẽ chuyển biến thành mactenxit có độ cứng cao trong khi đó lõi vẫn giữ tổ chức austenis dẻo, dai. Do cơ chế tự biến cứng khi va đập nói trên mà lớp bề mặt cứng luôn luôn tồn tại. Thép hatphin có tính chất đặc biệt như sau: Giới hạn chảy  s=250-400Mpa; giới hạn bền  b=800-1000Mpa; độ giãn dài  =40-55% và độ co thắt  = 35-45%; độ dai va đập ak =2000-3000 kJ/m2; HB= 180-220. Tuy có tính chất đặc biệt như vậy nhưng thép rất bền và có tính chịu mài mòn cao khi bị biến cứng phân tán, chịu mài mòn cùng va đập dưới áp lực lớn vì trong quá trình va đập, pha  sẽ tạo ra nhiều mặt trượt làm cho thép bị biến cứng, khi đú thộp có thể có độ cứng 450-500HB. Như vậy, thép này chỉ có thể chịu mài mòn cứng mà không chịu được mài mòn mềm thí dụ như trong vòi phun cát, thổi cỏt, thộp sẽ bị mòn rất nhanh. Có thể dựng thộp hatphin để đỳc cỏc chi tiết như răng gầu xỳc, xớch xe tăng, ghi tàu, hàm đập mỏ… - Tớnh đúc của thép hatphin. Tăng hàm lượng Mn, khoảng đông của thép giảm đi và tính chảy loãng của thép Mangan tăng dần theo hàm lượng Mn, và thép hatphin có độ chảy loãng tốt nhất vỡ nú có đồng thời cả hàm lượng Mn lẫn hàm lượng C đều cao. Nhiệt độ nóng chảy của thép hatphin là 13400C và khoảng kết tinh là 1000C. Mặc dù thộp cú độ chảy loãng tốt nhưng vẫn cần rót nhanh để tránh hiện tượng oxi hoá Mn tạo MnO có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt, tạo các silicat phức tạp, tăng khả năng tạo chỏy cỏt trờn bề mặt vật đúc. Thép hatphin có độ co dài khoảng 2,8-3,0%. Độ co lớn, lõm co phát triển nhanh ngay sau khi đông đặc là nguyên nhân gây ra nứt nóng và nứt nguội của thép hatphin. Thể tích lõm co thép hatphin lớn hơn nhiều so với 11 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc thép cacbon. Mặc dù thộp cú hệ số co dài khá lớn nhưng không phải lúc nào thể tích lõm co cũng lớn. Thép hatphin sẽ có thể tớch lừm co nhỏ nếu tiến hành rót ở nhiệt độ thấp và bổ sung kim loại lỏng nhiều lần qua đậu ngót, ngay cả khi đậu ngót không lớn lắm. Nhiệt độ rót thích hợp là 1320 0C. Cũng có thể khắc phục hiện tượng nứt trong thép hatphin bằng cách điều chỉnh trường nhiệt độ trong khuôn và trong vật đúc. Việc bố trí hệ thống rút, ngút chớnh là có tác dụng điều chỉnh này. Đậu ngút nờn đặt ở vị trí thuận lợi cho hướng đông. Đậu rót phải đặt ở những vị trí đảm bảo cho trường nhiệt độ trong vật đúc tương đối đồng đều, có nghĩa là nên dẫn kim loại lỏng vào nhiều vị trí, trên mỗi rãnh dẫn nờn cú một đậu ngót để tránh tạo rỗ co cục bộ. Sau khi rút nờn dỡ khuôn sớm ở nhiệt độ 1250-13000C để tránh nứt nóng, sau đó cho vào lò ủ để tránh nứt nguội.(tham khảo tr200-ch3, hợp kim đúc.Nguyễn hữu Dũng) Hàm lượng Mn cao làm cho tổ chức kết tinh lần một trở nên thô to, nhất là đối với thép austenit bởi vì thộp cú độ dẫn nhiệt thấp, austenit kết tinh nhanh. Tổ chức thô to và ở dạng xuyên tinh làm cho thép dễ bị nứt nóng và cả nứt nguội. Khắc phục bằng cách rót ở nhiệt độ thấp; tăng tốc độ nguội bằng khuôn kim loại; biến tính bằng Al hay Ti. 12 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc L NhiÖt §é, oC 1400 LFe,Mn3 C L+ 1200  1000 LFe,Mn3 800 Fe,Mn3 C Fe,Mn3 C 600  400 200 Fe,Mn3 Fe,Mn3C Fe,Mn3C 0 0 1 2 3 4 5 6 Hµm lu îng C, % Hình 4. Giản đồ trạng thái Fe-C-Mn khi có 13% Mn. II.3 CƠ SỞ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC II.3.1 Phƣơng pháp đúc khuôn cát - thuỷ tinh lỏng - đóng rắn theo công nghệ CO2. Công nghệ CO2 ra đời vào những năm đầu thập kỷ 50 của thế kỷ 20 ở nước Anh. Ngay sau khi ra đời công nghệ CO2 đã nhanh chóng được sử dụng ở nhiều nước. Ở nước ta hiện nay, hỗn hợp cát - thuỷ tinh lỏng đóng rắn theo công nghệ CO2 cũng được sử dụng rất rộng rãi để làm khuôn, ruột trong đúc thép. Hỗn hợp làm khuôn theo công nghệ CO2 được dùng để đúc các vật đúc có khối lượng trong khoảng vài kg đến 170 tấn, từ các hợp kim đúc khác nhau.-Hỗn hợp có độ bền cao ( VD: với hàm lượng thuỷ tinh láng 6%, có 13 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc môđun 2,8 và tỷ trọng là 1480 kg/m3 thì độ bền của hỗn hợp cát thuỷ tinh láng sau khi đóng rắn theo công nghệ CO2 là 8,5kg/cm2; độ bền sau khi qua sấy là 64kg/cm2 ) và chịu được nhiệt độ cao (ở T=2000C độ bền của hỗn hợp đạt cực trị, T=400-8000C độ bền giảm tới cực tiểu). Khi thổi CO2 đóng rắn hỗn hợp cần chú ý yếu tố kỹ thuật là tốc độ kỹ thuật là tốc độ khí, đường kính lỗ thổi và thời gian thổi. + Nếu tốc độ khí lớn có thể phá vỡ mối liên kết được hình thành nên trong phản ứng đóng rắn thuỷ tinh láng. + Nếu đường kính lỗ thổi lớn gây ra thừa khí CO 2 cục bộ, dẫn tới tại vị trí đó sẽ tạo ra cacbonatri axit làm giảm độ bền của hỗn hợp . + Nếu mật độ lỗ nhỏ, thời gian thổi khí càng dài cũng gây ra hiện tượng nh- trên. Hàm lượng thuỷ tinh láng trước kia người ta sử dụng tương đối lớn ( khoảng 7,5%). Ngày nay, qua thực tế sử dụng đã rót ra là chỉ cần hàm lượng thuỷ tinh láng trong hỗn hợp nhỏ hơn (khoảng 3,2-4%, hơn nữa hỗn hợp thuỷ tinh lỏng nhỏ còn hạn chế được tính dính mâũ, cải thiện được tính phá dỡ), có thể đúc được vật đúc rất lớn > 35 tấn, có thành dày 10-600 mm và có thể vận chuyển trên băng truyền đi xa được đến 130m. Hỗn hợp làm khuôn dùng cho công nghệ CO2 nên chọn cát sạch, hàm lượng SiO2 của áo cát cao. Vật đúc càng to, dùng kích thước hạt cát càng lớn. + Chất phụ gia: được sử dụng nhằm mục đích cải thiện tính dễ phá dỡ, có hai loại là chất phụ gia: hữu cơ và vô cơ. + Chất phụ gia vô cơ: bột macsalit, bột đá, cát sét chịu lửa, xỉ luyện kim, corun, cromit. Các chất phụ gia vô cơ này có tác dụng đẩy điểm biến 14 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc mềm của màng chất dính về phía nhiệt độ cao làm không xuất hiện độ bền cực đại lần đầu hoặc làm giảm độ bền cực đại lần hai. + Chất phụ gia hữu cơ: bột than đá, mùn cưa, bột ngũ cốc, dầu mazut, dek, nhựa pôlime. Có tác dụng tạo ra lỗ trống không liên tục của màng chất dính do nó bị cháy sau khi đúc rót, làm giảm độ bền của màng chất dính. Để giảm hàm lượng chất dính trong hỗn hợp có thể bằng cách xử lý thuỷ tinh láng trong từ trường, hoặc đóng rắn khuôn ruột trong chân không. - Tính chất của hỗn hợp đóng rắn bằng thổi CO2 ngoài sự phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật đã nêu trên còn phụ thuộc vào chất lượng, thành phần hoá học của thuỷ tinh lỏng (môđun, tỷ trọng và độ sạch của thuỷ tinh láng). * Ưu điểm: + Có thể đúc được những chi tiết có hình dạng, kích thước, khối lượng một cách đa dạng và phong phó. + Độ bền hỗn hợp khá cáo. + Tuổi sống và tính chảy lớn nên công dằm khuôn nhỏ. + Thời gian đóng rắn khi thổi CO2 ngắn (Khoảng 1-5 phót) - Nhược điểm: + Dính bám mẫu. + Tính phá dỡ kém và khó tái sinh Khắc phục bằng cách: giảm hàm lượng thuỷ tinh láng trong hỗn hợp, hoặc dùng chất phụ gia. 15 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc Bảng 6: Thành phần hỗn hợp đóng rắn nguội bằng CO2 của Gang,Thép. Để làm Phân loại khuôn đúc gang (hàng nhỏ) Thành Cát cò Để làm khuôn Để đúc đúc thép (cần gang và độ nhẵn cao) đúc thép 30 -50 21-30 16 Để làm Để làm ruột khuôn đúc đúc gang, đúc hợp kim thép, hợp kim mầu mầu 30 -50 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Để làm ruột đúc gang. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc phần hoá cát mới 47- 65 81- 89 67-74 47- 65 học 94 - 97 cát thạch anh 100 cát thạch anh hỗn sét caolinít 3 -5 1- 4 3 -5 3 -5 3-6 hợp Thuỷ tinh láng 4-6 4-6 4- 6 4- 6 4,5 - 6 cát áo Dung dịch xút 1 - 1,5 1 - 1,5 1,5 1,5 bét than đá hoặc 4-6 10 - 15 bột macsalit bét than đá (bét mazutit) mazut 0,5 0,5 0,5 0,5 3 (boric) Độ Èm (%) 3-4 3 - 4,5 3-4 3-4 3 - 4,5 2,8 – 3 Độ thông khí 80 70 80 50 80 120 0,22 - 0,3 0,2 - 0,4 0,2 - 0,5 0,2 - 0,4 2 2 2 2 6 6 6 6 - - 1,5 (mùn cưa) 6 5 bột amiăng Độ bền ở trạng thái tơi Tính chất hỗn hợp 2 (0,12 - 0,03) Mpa 0,01 - 0,15 (kg/ cm ) Độ bền kéo sau khi thổi CO 2 (0,1 - 0,25) Mpa 0,15 - 0,2 2 (kg/ cm ) Độ bền kéo sau khi sấy 2 (0,8 - 1,2) Mpa (kg/cm ) II.3.2 CƠ SỞ THIẾT KẾ KHUễN 2.3 - Thiết kế công nghệ đúc Khi muốn thiết kế công nghệ đúc của một chi tiết người ta thường căn cứ vào nhiều yếu tố để thiết kế: - Loại hợp kim đúc: Gang, thép, hoặc hợp kim màu… 17 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu 0,5 - 0,8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc - Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết máy, gồm độ chính xác, độ bóng bề mặt, chất lượng hợp kim. - Hình dạng và kích thước, kết cấu và khối lượng của vật đúc. … Trên cơ sở đó để chọn công nghệ đúc và tiến hành thiết kế bản vẽ, xác định vật liệu làm ruột và vật liệu làm khuụn… Mỗi phương pháp đúc đều có những nét đặc trưng riêng để thiết kế đúc cho phù hợp. Tuy nhiên đúc trong khuụn cỏt là dạng đúc phổ biến và cũng có những đặc trưng chung cho quá trình đúc. Bản vẽ đúc không phải là bản vẽ chế tạo, nhưng trên cơ sở bản vẽ này người ta thành lập được một loạt bản vẽ khác như bản vẽ thiết kế mẫu, bản vẽ thiết kế khuôn, bản vẽ thiết kế ruột… Để thành lập bản vẽ đúc người thiết kế phải dựa vào bản vẽ chi tiết máy và tiến hành các bước sau đây: 2.3.1 Phân tích kết cấu Dựa vào bản vẽ chi tiết của vật đúc để phân tích. - Đầu tiên phải đọc bản vẽ, nhận dạng đúng chi tiết, ghi nhận lại nhưng điều kiện kỹ thuật đã ghi trong bản vẽ chi tiết, vật liệu chế tạo chi tiết, xác định vị trí của chi tiết trong thiết bị, xác định yêu cầu kỹ thuật của chi tiết… - Dự kiến trước sơ bộ quá trình gia công vật đúc sau khi đúc, xác định bề mặt phải gia công và mặt chuẩn công nghệ… Quá trình phân tích kết cấu cho phép đánh giá tính hợp lý hoặc chưa hợp lý của kết cấu vật đúc từ đó có thể cho phép thay đổi kết cấu vật đúc nhằm: - Đơn giản hoá kết cấu tạo điều kiện dễ đúc hơn như lược bỏ cỏc rónh then, rónh lựi dao, các lỗ nhỏ qỳa không đặt lõi được… 18 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc - Tăng hoặc giảm độ dày vật đúc, cỏc gõn gờ, các phần chuyển tiếp để phù hợp hơn trong quá trình đỳc.Việc thay đổi đó chỉ có lợi chứ không làm thay đổi các đặc tính của vật đúc như tính mài mòn, tính chịu lực, chịu nhiệt…Cần chú ý không được thay đổi quá kết cấu ban đầu của chi tiết máy. Cố gắng tạo hình dạng và kích thước gần với chi tiết máy càng tốt. 2.3.2 Xác định mặt phân khuôn Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp xúc của các nửa khuôn với nhau. Mặt phân khuôn có thể phẳng hoặc cong bất kỳ. Những vật đúc khác nhau thì có mặt phân khuôn khác nhau. Có thể đúc trong khuôn đúc có một hoặc có vài mặt phân khuôn. Đó là yếu tố quan trọng, bởi vì nhờ mặt phân khuôn ta có thể tạo lòng khuôn chính xác, đặt ruột dễ dàng hơn, tạo hình hệ thống dẫn kim loại lỏng vào khuôn chính xác,....Do đó, phân khuôn là yếu tố cần thiết không thể thiếu được. * Các nguyên tắc chọn mặt phân khuôn: a) Chọn mặt phân khuôn đi qua mặt tiết diện có diện tích lớn nhất (theo vị trí đặt mẫu) để rút mẫu dễ dàng không bị vướng, không tạo ra sự cản trở khi rút thoát mẫu ... Chọn mặt phân khuôn sao cho lòng khuôn là nông nhất để vừa dễ thoát mẫu, vừa dễ sửa lòng khuôn nhất là các vật đúc có thành mỏng tạo lòng khuôn rất hạn hẹp. Lòng khuôn nông còn có lợi khi điền đầy kim loại lỏng. Nó sẽ tạo ra dòng chảy Ýt làm hỏng khuôn. Những kết cấu có lòng khuôn phân bố ở cả khuôn trên và khuôn dưới, nên chọn lòng khuôn nông hơn. Như vậy sẽ dễ làm khuôn, dễ lắp khuôn. b) Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác của lòng khuôn. 19 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế công nghệ -Răng gầu xúc - Độ chính xác của vật đúc phụ thuộc vào độ chính xác của lòng khuôn, vì vậy phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Lòng khuôn tốt nhất là chỉ phân bố trong một hòm khuôn. Điều này tránh được sai sè khi ráp khuôn. - Những vật đúc có ruột nên bố trí sao cho vị trí của ruột là thẳng đứng. Nh- vậy sẽ định vị ruột chính xác, tránh được tác dụng của kim loại lỏng làm biến dạng thân ruột, dễ kiểm tra khi lắp ráp. - Số lượng mặt phân khuôn càng Ýt càng đảm bảo được độ chính xác. Trường hợp phải chọn 2 mặt phân khuôn nên cho toàn bộ vật đúc ở hòm khuôn giữa. Đặt như vậy dù các nửa khuôn có di chuyển khi ráp khuôn cũng Ýt bị ảnh hưởng đến lòng khuôn cơ bản. - Không chọn mặt phân khuôn qua chỗ có tiết diện thay đổi, vì nhvậy sẽ khó phát hiện sai lệch tâm giữa các bề mặt, đồng thời gây khó khăn khi gia công cơ khí. c) Chọn mặt phân khuôn dựa vào chất lượng của hợp kim đúc: Sự kết tinh của kim loại lỏng trong khuôn đúc bao giờ cũng có hướng từ dưới lên trên và từ xung quanh vào giữa. Mặt trên cùng kết tinh chậm nhất vì vậy cần phải đảm bảo những nguyên tắc : - Những bề mặt quan trọng cần chất lượng cao bố trí ở hòm dưới. Bề mặt trên nguội sau cùng nên chứa nhiều tạp chất. - Chọn mặt phân khuôn hướng kết tinh từ xa chuyển dần về chân đậu ngót hoặc hệ thống rót. Hay là nên đặt các thành phần mỏng xuống dưới và chân đậu ngót hay hệ thống rót đặt ở chỗ tập trung kim loại và cao nhất. - Chọn mặt phân khuôn phải tính đến vị trí đặt hệ thống rót để đảm bảo kim loại lỏng điền đầy nhanh, đông đặc không tạo thành dòng chảy rối làm 20 Lê Đình Duy Vũ Thành Kiên Nguyễn Đình Đạo Nguyễn Thanh Hiếu