Hướng dẫn thiết kế công nghệ đúc

Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
1
Lời nói đầu
Nằm trong ch-ơng trình đào tạo đại học ngành cơ khí của tr-ờng đại học kỹ
thuật công nghiệp. Kỹ thuật chế tạo máy là môn học kỹ thuật cơ sở giới thiệu các
ph-ơng pháp chế tạo phôi và các chi tiết máy dùng trong ngành chế tạo máy và
nhiều ngành khác của nền kinh tế quốc dân. Môn học cung cấp những kiến thức cơ
bản về các quá trình sản xuất đúc, hàn và rèn dập, h-ớng dẫn cách thiết kế công
nghệ và chọn dụng cụ, thiết bị để thực hiện các quá trình công nghệ đó.
Để thực hiện đ-ợc mục tiêu nêu trên của môn học, gắn học với hành, cùng với
việc tiếp nhận các kiến thức qua ch-ơng trình học học tập lý thuyết theo các giáo
trình môn học, ng-ời học còn phải thực hiện các bài thí nghiệm và các bài tập thực
hành. Tài liệu bài tập môn học kỹ thuật chế tạo máy này giúp cho ng-ời học có cơ
sở và điều kiện thuận lợi để thực hiện đ-ợc các bài tập môn học đ-ợc giao trong
quá trình học tập, giúp ng-ời học làm quen và có khả năng thiết kế công nghệ chế
tạo các loại phôi và chi tiết máy có kết cấu t-ơng đối đơn giản.
Tài liệu đ-ợc một tập thể giảng viên của bộ môn Công nghệ kim loại biên
soạn, do PTS Lê Cao Thăng làm chủ biên. Phân công biên soạn nh- sau:
Phần I: H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
Mục A, B và C PTS Lê Cao Thăng
Mục D GV Bùi Ngọc Trân
Phần II: H-ớng dẫn thiết kế công nghệ rèn tự do
GV Vũ Đình Trung
Phần III: H-ớng dẫn thiết kế công nghệ dập thể tích trên máy búa
PTS Lê Cao Thăng
Phần IV: H-ớng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy
GV Phạm Việt Bình
Để thuận tiện cho việc sử dụng, mỗi phần đ-ợc in thành một tập riêng.
Các tác giả mong những tập tài liệu này sẽ giúp ích cho sinh viên trong quá
trình học tập tại tr-ờng. Tài liệu cũng có thể dùng để tham khảo cho các bạn đồng

nghiệp, các kỹ s- trong công tác kỹ thuật.
Những ý kiến đóng góp để hiệu chỉnh, bổ sung nâng cao chất l-ợng cho
những lần xuất bản sau xin gửi về địa chỉ:
Bộ môn Công nghệ kim loại, khoa Cơ khí, tr-ờng Đại học kỹ thuật công
nghiệp Thái Nguyên.
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
2
Phần I - h-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
Đề bài:
Thiết kế công nghệ đúc chi tiết (đ-ợc chỉ định theo bản vẽ đề bài số ) với
các điều kiện sản xuất nhỏ, mẫu gỗ, làm khuôn cát bằng tay. Vật liệu chi tiết và vật
liệu mẻ kim loại đ-ợc chỉ định theo số đầu đề bài tập.
Nhiệm vụ cụ thể:
1) Phần bản vẽ:
a) Bản vẽ công nghệ đúc (bản vẽ vật đúc) (A2)
b) Bản vẽ mẫu, hộp lõi (A1)
2) Phần thuyết minh:
a) Phân tích tính công nghệ của kết cấu vật đúc
b) Cách chọn mặt phân khuôn
c) Thuyết minh quá trình làm khuôn
d) Các tính toán: Hệ thống rót, ngót, hơi, mẻ liệu kim loại, lực kẹp giứ
hai nửa khuôn
a. H-ớng dẫn thực hiện bài tập thiết kế
công nghệ đúc
D-ới đây h-ớng dẫn trình tự các b-ớc tiến hành để làm một bài tập thiết kế
công nghệ đúc, chủ yếu dùcho ph-ơng pháp làm khuôn bằng tay để đúc vật đúc
gang xám
I. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc, phân tích tính công nghệ
của nó, đề xuất những kiến nghị sửa đổi hình dạng, kết cấu

cho phù hợp với khả năng của sản xuất đúc
Khi thiết kế công nghệ một chi tiết đúc ta phải nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc
để hiểu hình dáng, kích th-ớc, điều kiện làm việc, vị trí của chi tiết trong máy, đặc
điểm của vật liệu chế tạo chi tiết cũng nh- yêu cầu về cơ lý tính của toàn bộ chi
tiết, của từng phần chi tiết, cách gia công chi tiết sau này v.v Tìm hiểu càng đầy
đủ thì bản thiết kế công nghệ càng có chất l-ợng tốt, sản phẩm đúc ra sẽ đạt đ-ợc
hiệu quả kinh tế cao, vật đúc ít bị h- hỏng.
1. Đọc bản vẽ chi tiết đúc:
Muốn hình dung đ-ợc chi tiết phải đọc kỹ bản vẽ. Đó là đòi hỏi tr-ớc tiên đối
với ng-ời thiết kế công nghệ đúc. Khi hình dung đ-ợc chi tiết đúc một cách đầy đủ
mới có điều kiện để chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn, thiết kế lõi, đậu ngót và hệ
thống rót, vật làm nguội, l-ợng d- gia công và l-ợng d- công nghệ một cách thích
hợp nhất đối với quy mô sản xuất và trang thiết bị hiện có của phân x-ởng.
2. tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết :
Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc để có thể đề ra các biện pháp
thích hợp trong quá trình chế tạo vật đúc. Ví dụ khi đúc các thân máy công cụ, các
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
3
sống tr-ợt là bộ phận rất quan trọng không cho phép có khuyết tật đúc thì phải đặt
phần này nằm ở khuôn d-ới v.v
3. nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo và yêu cầu
về cơ lý tính của chi tiết :
Mỗi hợp kim đúc đều có đặc điểm riêng về tính đúc, do đó khi thiết kế công
nghệ cần phải chú ý để có biện phám công nghệ thích ứng (ví dụ để l-ợng trừ co ở
mẫu khác nhau t-ơng ứng với mỗi hợp kim đúc; Chú ý thiết kế hệ thống rót có khả
năng điền đầy vật đúc đối với các hợp kim có độ chảy loãng kém; Có biện pháp
chống nứt vật đúc đối với các hợp kim truyền nhiệt kém). Dùng ph-ơng pháp đúc
đạt độ chính xác cao để đảm bảo kích th-ớc của chi tiết đúc ra đáp ứng đ-ợc đúng
yêu cầu của bản vẽ mà không cần gia công cơ khí với các hợp kim khó gia công cơ

khí nh- thép chịu mài mòn (thép mangan cao), thép chịu axit (thép silic)
4. tìm hiểu cách gia công chi tiết, vị trí gá lắp
của chi tiết trong khi gia công cơ khí
Những hiểu biết về cách gia công, vị trí gá lắp chi tiết khi gia công cơ khí sẽ
giúp cho ng-ời thiết kế công nghệ đúc trong việc chon mặt phân mẫu, ráp khuôn,
quy định các l-ợng d- công nghệ đ-ợc hợp lý, chính xác, cũng nh- tạo điều kiện
cho việc gia công cơ khí đ-ợc thuận lợi, chi phí gia công ít và ít bị sai hỏng.
5. Đề xuất ý kiến để sửa đổi hình dáng, kết cấu chi tiết đúc
Sau khi đã đọc bản vẽ chi tiết đúc, tìm hiểu điều kiện làm việc, đặc điểm của
vật liệu, cách gia công cơ khí sau khi đúc nếu thấy có phần nào của chi tiết có hình
dang và kết cấu không hợp lý (không đảm bảo cho quá trình đúc và quá trình gia
công cơ khí tiếp theo đ-ợc thuận lợi, hoặc không đảm bảo đ-ợc chất l-ợng vật
đúc ) thì ng-ời thiết kế công nghệ đúc cần thảo luận và đề xuất với ng-ời thiết kế
chi tiết đúc và ng-ời thiết kế gá lắp gia công cơ khí (trong phạm vi sinh viên thực
hiện bài tập đúc thì đó là sự thảo luận và đề xuất ý kiến của sinh viên với giáo viên
h-ớng dẫn) sự thay đổi hình dáng và kết cấu của chi tiết đúc cho phù hợp với khả
năng sản xuất. Mọi sự thay đổi hình dáng và kết cấu chi tiết đúc cho phù hợp với
công nghệ đúc không đ-ợc làm ảnh h-ởng tới khả năng làm việc của nó.
II. Thiết kế vật đúc
1. Chọn vị trí vật đúc trong khuôn rót:
Vị trí của vật đúc trong khuôn lúc rót th-ờng chọn theo ph-ơng pháp làm
khuôn, cách bố trí hệ thống rót, l-ợng d- gia công cơ khí và l-ợng d- công nghệ,
kích th-ớc của hòm khuôn Khi chọn vị trí vật đúc trong khuôn khi rót cần chú ý:
- Những phần quan trọng của chi tiết cần sít chặt, những bề mặt gia công
quan trọng, lớn nên đặt ở phần d-ới của khuôn (ví dụ phần sống tr-ợt của
thân máy tiện, các bề mặt răng của bánh răng ).
- Nếu không thể thực hiện đ-ợc điều nêu trên thì đặt các mặt này dựng đứng
hoặc nghiêng để tránh khuyết tật rỗ xỉ, rỗ khí
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc

4
- Nếu vì nguyên nhân nào đó những mặt gia công quan trọng bắt buộc phải
đặt quay về phía trên thì phải tạo mọi điều kiện để những khuyết tật đúc (rỗ
co, rỗ xỉ, rỗ khí ) chỉ sinh ra ở những phần của vật đúc mà khi đúc có thể
cắt bỏ đi (đậu hơi, đậu ngót, phần gia công cơ khí )
- Những vật đúc bằng hợp kim có độ co lớn khi đông nguội thì khi rót phải
đặt ở vị trí có thể đảm bảo cho h-ớng đông của kim loại trong khuôn về
phía bổ ngót cho đậu ngót.
- Đặt những phần vật đúc có thành mỏng và rộng ở phía d-ới của khuôn hoặc
nằm nghiêng lúc rót để tránh các khuyết tật nh- thiếu, khớp của vật đúc.
2. chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn, chọn mặt
ráp khuôn và mặt phân mẫu:
Việc chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn cũng nh- mặt ráp khuôn có ảnh
h-ởng lớn đến quá trình kỹ thuật làm khuôn và độ chính xác của vật đúc. Chọn
mặt ráp khuôn nên căn cứ vào các chỉ dẫn sau đây:
- Đảm bảo cho quá trình làm khuôn đ-ợc dễ dàng, thuận lợi (rút đ-ợc mẫu
ra khỏi khuôn dễ dàng sau khi làm khuôn đảm bảo cho việc sửa khuôn
đ-ợc thuận tiện, việc thao tác khi làm khuôn và khi lắp đ-ợc dễ dàng ).
Muốn vậy nên chọn mặt ráp khuôn qua tiết diện lớn nhất; chọn sao cho
lòng khuôn rộng và lòng khuôn trên nên chọn nông hơn lòng khuôn d-ới
để giảm chiều cao và trọng l-ợng của nửa khuôn trên.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho kết cấu của
mẫu đơn giản, càng ít phần lắp rời càng tốt để giảm chi phí chế tạo mẫu và
khuôn, đảm bảo độ bền và cứng vững của mẫu.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho khuôn chỉ
có một mặt ráp khuôn và mặt ráp khuôn này đồng thời là mặt phân mẫu,
điều đó làm cho cấu tạo khuôc đúc đơn giản, cho phép làm khuôn cả trên
máy và vật đúc đạt độ chính xác. Để thực hiện chỉ dẫn này có tr-ờng hợp
ng-ời ta dùng thêm các lõi để tạo hình bề mặt bên phức tạp của vật đúc
(Hình 1).

- Mặt ráp khuôn nên là mặt phẳng. Nếu phải dùng đến ụ cát thì ụ cát nên
nằm ở khuôn d-ới (Hình 2).
- Mặt ráp khuôn cũng nh- vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao cho số
lõi là ít nhất, nếu có thể đ-ợc nên dùng thêm ụ cát thay cho lõi. Điều đó
làm giảm thời gian chế tạo và lắp ráp lõi, nâng cao độ chính xác của vật
đúc, giảm bavia ở chỗ mối ráp khuôn và lõi (Hình 3). Chiều cao của ụ cát
nằm ở phần khuôn d-ới H
d
D, còn ụ cát nằm ở phần khuôn trên H
tr
0,3D
(D là đ-ờng kính của ụ cát) đối với tr-ờng hợp làm khuôn cát t-ơi trên
máy. Khi làm khuôn bằng tay có thể giảm các trị số này đi gần một nửa.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao cho chiều cao
chung của khuôn là bé nhất, vì nếu phải dùng mẫu có chiều cao lớn để làm
khuôn thì vừa khó rút mẫu ra khỏi khuôn, khuôn dễ sứt vỡ, lại khó lắp đặt
lõi vào khuôn, hình dạng vật đúc thay đổi nhiều do độ nghiêng thành vật
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
5
đúc lớn. Ngoài ra khuôn đúc cao dễ bị phình, khuôn trên dễ bị nổi lên do
áp suất của kim loại lỏng lớn, phải dùng các biện pháp đặc biệt để xử lý.
- Mặt ráp khuôn nên chọn sao cho tất cả các lõi đều nằm ở phần khuôn d-ới
để dễ lắp đặt lõi, dễ kiểm tra vị trí của lõi trong khuôn.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho toàn bộ
hoặc phần lớn các phần vật liệu đúc đòi hỏi độ chính xác và chất l-ợng
đ-ợc nằm trong cùng một hòm khuôn và tốt nhất là cả vật đúc nằm ở
khuôn d-ới. Các mặt không qua gia công cơ khí, lại không cho phép có độ
nghiêng của vật đúc thì không đ-ợc bố trí nằm ở thành bên của khuôn đúc.
- Với các vật đúc có khe hẹp hoặc thành mỏng mà chiều rộng hay chiều dày

của khe hẹp hay thành cần đảm bảo kích th-ớc chính xác thì mặt ráp khuôn
phải chọn sao cho những phần này cùng nằm trong một hòm khuôn để các
Hình 2
-
Khuôn giá đỡ với mặt ráp khuôn gấp khúc
a) Không đúng- ụ cát 1 treo ở nửa khuôn trên
b)
Đúng
-
ụ cát 2 nằm ở nửa khuôn d-ới
Hình 1
-
Làm khuôn đế bàn xoay của máy
a) Chi tiết; b) Khuôn
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
6
kích th-ớc của các phần này không hoặc ít bi thay đổi nhất khi hòm khuôn
bị xê dịch (Hình 4).
- Mặt ráp khuôn và vị trí của khuôn đ-ợc chọn sao cho mặt chuẩn gia công
nên nằm trong một hòm khuôn, không có mặt ráp cắt ngang và tốt nhất là
bố trí đ-ợc mặt chuẩn và các mặt gia công theo chuẩn đó trong cùng một
hòm khuôn.
Ngoài ra mặt ráp khuôn và vị trí mẫu trong khuôn cũng phải chú ý bảo đảm dễ
lắp ráp khuôn, dễ sửa chữa, dễ kiểm tra và dễ sấy.
3. thành vật đúc- thiết kế chuyển tiếp thành vật đúc
Thành vật đúc nối liền các bộ phận làm việc cơ bản của vật đúc với nhau tạo
nên một kết cấu vững chắc. Chiều dày thành vật đúc đ-ợc thiết kế không chỉ dựa
vào yêu cầu làm việc của chúng mà còn phải đảm bảo đ-ợc khả năng có thể đúc
đ-ợc. Dùng hợp kim có độ chảy loãng cao có thể đúc đ-ợc những vật đúc có thành

mỏng.
Khi thiết kế công nghệ đúc cần căn cứ vào bảng B1
để kiểm tra xem với chiều
dày các thành của chi tiết cần đúc có đúc đ-ợc không. Nếu có thành nào của vật
đúc quá mỏng không đúc đ-ợc thì phải sửa đổi kết cấu hoặc có những biện pháp
công nghệ đặc biệt.
Hình 3
-
Làm khuôn chân bệ máy
a) Hình vẽ chân bệ ; b) Khuôn có lõi ; c) Khuôn có ụ cát
Hình 4
-
Khuôn vành đ-ờng kính 3m dày 25mm làm d-ới nền
a) Không đúng- có thể hỏng nếu lệch hòm; b) Đúng
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
7
Giữa các thành vật đúc có phần chuyển tiếp. Nếu các thành vật đúc có chiều
dày gần bằng nhau thì sự chuyển tiếp đơn giản chỉ là những góc l-ợn với bán kính
thích hợp để khuôn không bị vỡ khi rút mẫu và vật đúc không bị nứt khi hợp kim
đúc kết tinh và đông đặc trong khuôn. trong tr-ờng hợp chiều dày các thành vật đúc
khác nhau nhiều thì phải thiết kế phần chuyển tiếp (bảng B2
).
4. Sai lệch cho phép về kích th-ớc, khối l-ợng
của vật đúc và l-ợng d-:
4.1. sai lệch về kích th-ớc và khối l-ợng:
Khi chế tạo vật đúc bao giờ cũng có sự sai lệch giữa kích th-ớc, khối l-ợng
danh nghĩa và thực tế, sai lệch này phụ thuộc vào dạng sản xuất, trình độ công nhân
mộc mẫu, làm khuôn, làm lõi và lắp ráp
- Bảng B3 giới thiệu các giá trị sai lệch cho phép về kích th-ớc đối với vật

đúc bằng gang xám và bằng thép.
- Bảng B4 sai lệch cho phép về chiều dày thành và gân không gia công
của vật đúc bằng gang xám.
- Bảng B5 sai lệch cho phép về khối l-ợng của vật đúc bằng gang xám.
Để xác định đ-ợc sai lệch về kích th-ớc và khối l-ợng vật đúc tr-ớc hết cần
xác định đ-ợc cấp chính xác vật đúc. Tuỳ theo độ chính xác yêu cầu, tất cả các vật
đúc đ-ợc chia ra làm ba cấp chính xác. Độ chính xác cấp I dùng cho sản xuất hàng
loạt lớn, sử dụng mẫu kim loại và máy để làm khuôn đúc. Độ chính xác cấp II dùng
cho sản xuất hàng loạt vừa. Độ chính xác cấp III là sản xuất đơn chiếc, làm khuôn
bằng tay với mẫu gỗ.
Số l-ợng sản phẩm cần đúc là thông số quan trọng để đ-a vào đó mà định ra
dạng sản xuất. Với các vật đúc cỡ nhỏ (khối l-ợng < 100 kg) và cỡ trung bình (khối
l-ợng đến 500 kg) số l-ợng cần thiết để tổ chức sản xuất theo dạng sản xuất hàng
loạt lớn là trên 1000 vật đúc, hàng loạt vừa là từ 100 đến 1000 vật đúc, sản xuất
đơn chiếc và loạt nhỏ là d-ới 100 vật đúc. Với các vật đúc cỡ lớn (khối l-ợng trên
500 kg) số l-ợng vật đúc cần thiết để tổ chức sản xuất theo các loại hình trên có thể
lấy giảm đi 20
40 % so với tr-ờng hợp các vật đúc trung bình và nhỏ.
Trong các bảng kể trên giới hạn sai lệch trên của vật đúc là độ sai khác giữa
kích th-ớc (hay khối l-ợng) cho phép lớn nhất và kích th-ớc (hay khối l-ợng) danh
nghĩa trên bản vẽ và đ-ợc ghi bằng dấu (+). Giới hạn sai lệch d-ới là độ sai khác
giữa kích th-ớc (khối l-ợng) danh nghĩa với kích th-ớc (khối l-ợng) cho phép bé
nhất và đ-ợc ghi bằng dấu (-).
4.2. l-ợng d- gia công cơ khí:
L-ợng d- gia công cơ khí là phần kim loại để dôi ra trên các bề mặt của vật
đúc để sau khi gia công cơ khí cắt bỏ lớp kim loại này đi sẽ nhận đ-ợc chi tiết máy
có độ chính xác kích th-ớc và độ bóng bề mặt yêu cầu. Khi chọ giá trị l-ợng d- gia
công cơ khí cần căn cứ vào cấp chính xác của vật đúc, vị trí bề mặt cần để l-ợng d-
khi đúc, độ phức tạp của loại hợp kim đúc. Ngoài ra l-ợng d- gia công cơ khí đ-ợc
chọn cũng cần căn cứ vào loại hợp kim đúc, kích th-ớc vật đúc, dạng sản xuất.

Với các vật đúc bằng gang xám, có thể chọn l-ợng d- gia công cơ khí theo
bảng B6, trong đó có ba nhóm l-ợng d- với các loại hình sản xuất khác nhau và
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
8
trong mỗi nhóm vật đúc lại đ-ợc chia ra loại đơn giản và phức tạp. Các giá trị l-ợng
d- trong bảng này áp dụng đối với các mặt d-ới và mặt cạnh của vật đúc theo vị trí
khi rót. Đối với các mặt trên của vật đúc nhóm 2 nên lấy l-ợng d- theo nhóm 3,
còn đối với mặt trên của vật đúc thuộc nhóm 3 l-ợng d- đ-ợc tuỳ theo ph-ơng pháp
chế tạo vật đúc nên không ghi ở bảng.
Bảng 7
là giá trị l-ợng d- gia công cơ khí quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam.
L-ợng d- gia công cơ khí các lỗ lắp ghép của vật đúc bằng gang xám nêu ở
bảng B8. Khi gia công các lỗ có chiều dài gấp năm lần đ-ờng kính thì l-ợng d- đối
với nhóm 1 và 2 đ-ợc xác định t-ơng ứng theo nhóm 2 và 3, còn l-ợng d- đối với
nhóm 3 tăng lên tuỳ theo ph-ơng pháp đúc.
Kích th-ớc bé nhất của những lỗ không gia công trong các vật đúc gang chế
tạo bằng cát, tính bằng mm nh- sau:
Chiều dày thành vật đúc 6
10 20 30 40 50
Đ-ờng kính lỗ đúc 6
10 10 15 12 18
Đối với vật đúc bằng thép lấy trị số lớn hơn một chút
Kích th-ớc lớn nhất của lỗ gia công bằng cách khoan vật đúc đặc, th-ờng lấy
bằng 20mm trong sản xuất lớn , 30mm trong sản xuất hàng loạt vừa, 40mm trong
sản xuất đơn chiếc.
Khi xác định giá trị l-ợng d- gia công cơ khí cần chú ý là nếu l-ợng d- gia
công quá lớn sẽ không có lợi vì làm tăng khối l-ợng vật đúc và tăng chi phí cho
quá trình gia công. Nh-ng nếu l-ợng d- gia công quá nhỏ cũng không có lợi vì có
thể tăng phế phẩm, làm dao cắt chóng bị mài mòn do cắt trực tiếp lớp vỏ cứng bề

mặt vật đúc và th-ờng làm giảm 30
60 % tốc độ cắt gọt, kéo dài thời gian gia
công.
4.3. l-ợng trừ co:
Các bảng l-ợng d- gia công kể trên không tính đến l-ợng d- cần thiết để bù
trừ cho sự biến dạng của vật đúc, sự thay đổi kích th-ớc do vật đúc bị cong vênh,
cũng nh- không tính đến sự co ngót. Trong thực tế khi kết tinh và làm nguội vật
đúc bao giờ cũng bị co ngót. Bảng B9 trình bày những trị số của độ co theo chiều
dài của các hợp kim đúc khác nhau. Các trị số nhỏ dùng cho các vật đúc có lõi lớn,
có các ụ cát và các phần lõi cản trở sự co, các trị số lớn dùng cho các vật đúc đơn
giản, co tự do.
Khi chế tạo các vật đúc có kích th-ớc lớn từ các hợp kim co nhiều cần phải
xác định chính xác l-ợng co, vì nếu sai sót nhỏ trong đánh giá l-ợng co cũng có thể
gây ra sai lệch lớn về kích th-ớc, sai lệch lớn nh- vậy không thể dồn đ-ợc trong
giới hạn của l-ợng d- gia công. Do đó có thể phải loại bỏ vật đúc hoặc phải sửa
chữa rất tốn kém. Sai số về độ co không chỉ làm thay đổi các kích th-ớc dài của vật
đúc mà còn làm xê dịch các riêng biệt so với vị trí quy định trên bản vẽ, dẫn tới kết
quả là sau khi gia công vật đúc có chiều dày thành không đều, các lỗ khoan có thể
bị xê dịch so với các vấu để bắt bu lông
L-ợng co phụ thuộc vào loại hợp kim, hình dáng vật đúc, chiều dài vật đúc,
chiều dày thành kim loại và độ rắn của khuôn, nhiệt độ của hợp kim rót vào. tuỳ
theo hình dáng vật đúc, độ co theo các h-ớng khác nhau cũng có thể khác nhau.
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
9
Nh-ng để đơn giản hoá ở bản vẽ mẫu ng-ời ta quy định một l-ợng co đối với toàn
bộ vật đúc.
4.4. l-ợng d- công nghệ:
L-ợng d- công nghệ bao gòm l-ợng d- khi đúc các lỗ, rãnh, chỗ hõm và các
phần rỗng, l-ợng d- do độ nghiêng của các thành vật đúc sinh ra, l-ợng d- ở chỗ

cắt đậu ngót, phần đúc thêm để gá vật đúc lúc gia công, gân chống nứt, l-ợng d- bù
cho sự co lệch theo h-ớng nào đấy và bù cho vật đúc biến chống.
4.4.1. l-ợng d- công nghệ khi đúc các lỗ, rãnh,
các chỗ hõm và hốc:
Những lỗ nhỏ về sau phải gia công th-ờng không đúc lỗ. Chỉ trong tr-ờng hợp
cá biệt khi thay các lỗ đúc bằng các lỗ khoan gựp khó khăn do hình dáng của lỗ
hay do vật liệu đúc (ví dụ trong các vật đúc bằng thép mangan ostenit), ng-ời ta
mới đúc các lỗ nhỏ, ngay cả trong những vật đúc khá lớn.
Cần phải cân nhắc xem xét để chọn ph-ơng án hoặc đúc ra các rãnh lõm và
hốc, hoặc đúc liền rồi gia công cơ khí. L-ợng d- công nghệ khi đó tuỳ theo hình
dáng của chi tiết, không có quy định cụ thể nào. nói chung có thể không đúc các lỗ,
các rãnh, lõm, hốc trong các tr-ờng hợp sau:
- Khi kim loại cần phải điền đầy những chỗ đó mới nhận đ-ợc những vật đúc
hoàn hảo.
- Khi những lỗ, hõm đúc thực sự gây phức tạp cho việc chế tạo mẫu hoặc
việc làm khuôn.
- Khi điều kiện kỹ thuật cho phép có thể đúc đầy, liền và giữ lại ở thành
phẩm mà không phải cắt bỏ đị.
- Khi việc cắt gọt ở những chỗ đó không gây khó khăn gì và không đòi hỏi
những chi phí lớn.
- Khi cần đúc đầy các lỗ, hốc để dề gia công vật đúc sau này.
4.4.2. l-ợng d- do độ xiên của thành vật đúc sinh ra:
ở các mặt mẫu và hộp lõi song song với h-ớng rút mẫu ra khỏi khuôn cần
phải có độ xiên để dễ rút mẫu khi làm khuôn. Điều đó tạo ra độ xiên của thành vật
đúc sau khi đúc. Khi thiết kế công nghệ đúc có thể xác định độ xiên theo bảng B10.
Hình 5
-
Độ xiên trên mẫu
a) Độ xiên tạo nên do tăng chiều dài thành vật đúc(cộng;
b) Độ xiên tạo nên do làm nửa tăng nửa giảm chiều dày thành

vật đúc (cộng trừ);
c) Độ xiên tạo nên do làm giảm chiều dày thành vật đúc (trừ)



Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
10
Tuỳ theo tính chất của bề mặt vật đúc (gia công hay để thô) và cách nối ghép
nó với các chi tiết khác, đồng thời tuỳ thuộc vào sai lệch cho phép về kích th-ớc mà
có thể tạo dộ xiên theo các cách khác nhau (Hình 5).
Đối với các mặt không gia công, độ xiên thành vật đúc th-ờng đ-ợc chọn nh-
sau:
Cộng khi chiều dày của thành bên nhỏ hơn 8
Cộng trừ khi chiều dày của thành bên nằm trong khoảng 8
12
Trừ khi chiều dày của thành bên lớn hơn 12
Đối với các mặt gia công, độ xiên cộng đ-ợc tính thêm vào l-ợng d- gia
công quy chuẩn. Độ xiên trên các bộ phận của mẫu để tạo nên những ụ cát trong
khuôn hoặc những gân mỏng có thể tăng lên 50
100 %, nh-ng không quá 3
0
(xem
bảng B11).
4.4.3. l-ợng d- ở những chỗ cắt đậu ngót của vật đúc:
Với các vật đúc bằng các hợp kim có độ co lớn (ví dụ vật đúc thép) cần phải
đặt đậu ngót để bù ngót cho vật đúc, phần đậu ngót sẽ đ-ợc cắt bỏ khỏi vật đúc sau
khi đúc. L-ợng d- ở những chỗ cắt đậu ngót tuỳ thuộc chiều rộng hoặc đ-ờng kính
của đậu ngót phải cắt (xem bảng B12
).

Nếu điều kiện kỹ thuật ghi trên bản vẽ cho phép thì có để mặt không gia công
của vật đúc ở chân đậu ngót dày lên hoặc lõm xuống một ít. Đối với các mặt có gia
công l-ợng d- chung là tổng các giá trị l-ợng d- xác định theo bảng trên với l-ợng
d- gia công cơ khí.
4.4.4. những phần đúc thêm để kẹp chặt vật đúc khi gia công,
thanh giằng chống biến dạng, các gân co ngót:
Để gá lắp đ-ợc thuận lợi và vững chắc khi gia công cơ, trên thân vật đúc trong
nhiều tr-ờng hợp đ-ợc đúc thêm những phần để gá kẹp vật đúc khi gia công. Xem
ví dụ trên hình vẽ H.6.
Với các vật đúc có khả năng bị biến dạng nhiều cần sử dụng những thanh
giằng trên kết cấu vật đúc để tránh cho vật đúc khỏi bị biến dạng trong thời gian
làm nguội, vận chuyển và nhiệt luyện (ví dụ xem trên các hình vẽ H.7 và H.8).
Những thanh giằng này th-ờng chỉ đ-ợc cắt bỏ đi sau khi chi tiết đúc đ-ợc chế tạo
Hình 6
-
Dùng chuẩn tự tạo
a) Thêm vấu1, 2, 3, 4 khi gia công nắp thân động cơ môtô;
b) Thêm hai thành ngang M và N (vẽ bằng nét liền mảnh) khi
gia công vỏ hộp vi sai của ôtô vận tải
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
11
xong. Trong một số tr-ờng hợp ở những vật đúc rất lớn những thanh giằng chỉ đ-ợc
cắt bỏ đi sau khi lắp ráp.
Trên kết cấu vật đúc cũng có thể cón có
những gân chống nứt (xem ví dụ trên hình vẽ H.9)
để ngăn ngừa cho vật đúc không bị nứt trong thời
gian nguội. Gân chống nứt th-ờng đ-ợc dùng
nhiều trong những vật đúc bằng thép. Chiều dày t
của gân bằng 0,2

0,3 chiều dày S của thành vật
đúc (nh-ng không đ-ợc nhỏ hơn 2,5
3 mm),
Hìn
h 7
-
Côn nạp liệu
Độ co t?nh toán 1,5%
Thanh giằng
Hình 8
-
Vật đúc thép
-
phần phía sau gầu xúc
Hình 9
-
Gân chống nứt
trên các vật đúc bằng thép
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
12
chiều cao h của gân bằng 1 2,5s, còn chiều dài l bằng 4 5s.
4.4.5. l-ợng d- để bù trừ vật đúc bị biến dạng và
co theo một số h-ớng sai lêch với dự tính:
Có thể thấy rõ vao trò của l-ợng d- để bù trừ cho sự biến dạng của vật đúc qua
một số ví dụ sau:
- Khi chế tạo các vật đúc có bích ở các đầu mút (xem hình vẽH.10a,b) thì sau
khi gia công mặt bích th-ờng có chiều dày nhỏ hơn so với bản vẽ. Nguyên nhân là
do có lực cản lớn của khuôn đúc giữa hai mặt bích làm giảm độ co theo h-ớng
thẳng góc với bích. Vì thế khi gia công cơ khí để đảm bảo kích th-ớc khoảng cách

giữa các mặt bích phần kim loại thừa ra ở mặt ngoài của bichs sẽ bị cắt đi làm cho
chiều dày của bích nhỏ hơn kích th-ớc yêu cầu theo bản vẽ.
Để tránh hiện t-ợng này ta thêm lớp l-ợng d- t-ơng ứng a ở phần mặt trong
của hai bích. Với những vật đúc nhỏ bằng thép có chiều dài 100
200 mm l-ợng
d- a = 2
4 mm, đối với những vật đúc lớn có chiều dài 1000 2000 mm, a = 6
8 mm.
Khi chế tạo các vật đúc dạng thân máy phần rỗng bên trong là do một số lõi
lớn tạo nên. do lõi cản co nên đ-ờng kính D của vật đúc sẽ lớn hơn so với bản vẽ đã
quy định, khó bắt đ-ợc bu lông S khi lắp ráp. Để tránh điều này, trên mẫu ở chỗ lắp
bu lông ng-ời ta khoét thêm vào thành ngoài vật đúc một l-ợng d- âm C và để đảm
bảo chiều dày thành vật đúc ng-ời ta giảm một l-ợng cũng bằng C ở đ-ờng kính
của hộp lõi (xem hình vẽ H.10c)
Vị trí A
Vị trí B
Nếu do lực cản của khuôn mà sự co của vật đúc theo h-ớng thẳng đứng nhỏ
hơn so với dự kiến thì để đảm bảo kt H theo yêu cầu của bản vẽ có thể phải giảm
bớt chiều cao của bích K và vấu N, có tr-ờng hợp còn khoét lẹm vào bề mặt phía
d-ới của thành vật đúc. Để tránh điều đó ng-ời ta để một l-ợng d- âm e trên
mẫu, đồng thời cũng để một l-ợng d- d-ơng +e trên hộp lõi
Hình 1
0
-
L-ợng d- công nghệ để bù trừ
cho sự co không bình th-ờng
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
13
4.4.6. l-ợng d- âm trên mẫu liên quan với mặt ráp khuôn và

đánh động để rút mẫu ra khỏi khuôn:
Do hai phần khuôn không áp sát nhau sau khi ráp khuôn nên chiều dày của
thành nằm song song với mặt phẳng ráp khuôn có thể lớn hơn so với kích th-ớc ghi
trên bản vẽ. Để bù trừ cho việc thành vật đúc dày lên do đánh động khi rút mẫu ra
hoặc do khuôn bị phình ng-ời ta th-ờng làm giảm bớt các kích th-ớc t-ơng ứng ở
mẫu một l-ợng nào đó (xem bảng B12
). L-ợng d- âm bù trừ cho thành vật đúc bị
dày thêm ở mặt phẳng ráp khuôn đ-ợc xác định bằng cách lấy các số liệu trong
bảng B12 nhân với hệ số 1,2 (khi làm khuôn bằng tay ở các hòm khuôn) hoặc nhân
với hệ số 1,5 (khi làm khuôn bằng trên nền).
5. Thiết kế lõi:
5.1. Hình dáng của lõi:
Hình dáng của lõi về cơ bản t-ơng ứng với hình dáng phần rỗng trong vật đúc.
Khi thiết kễ công nghệ đúc phải xác định đ-ợc hình dáng lõi, số l-ợng lõi tạo nên
hốc rỗng bên trong vật đúc, mặt tiếp giáp giữa các lõi và thiết kế hộp lõi.
Khi xác định hình dáng lõi và số l-ợng lõi cần thiết để tạo hốc rỗng bên trong
vật đúc cần l-u ý một số vấn đề sau:
- Sử dụng nhiều lõi (chia lõi ra nhiều phần) sẽ làm tăng số l-ợng các bộ phận
hợp thành khuôn, tăng số l-ợng hộp lõi, đồ gá và d-ỡng để chế chế tạo lõi,
tăng các nguyên công để làm và lắp ghép lõi. Đây là điều không mong
muốn của ng-ời thiết kế cũng nh- ng-ời sản xuất.
- Nh-ng xét ở mặt khác việc phân chí lõi ra nhiều phần cũng tạo ra những
thuận lợi, chủ yếu là:
+ Làm đơn giản hình dáng các lõi nên chế tạo hộp lõi đỡ phức tạp.
+ Có thể dùng một loại hộp lõi để chế tạo các lõi t-ơng tự nhau trên cơ sở bổ
sung thêm một số tấm lót thay đổi đ-ợc nên giảm chi phí chế tạo bộ mẫu, có
thể đạt đ-ợc hiệu quả kinh tế khi chuyển sang làm khuôn trên máy với hộp lõi
kim loại ngay cả khi loaị sản xuất không lớn lắm.
+ Có thể tạo ra các mặt phẳng ở các lõi để đặt dễ dàng và chắc chắn trên các
tấm sấy có hình dáng đơn giản mà không phải dùng các khay sấy định hình

đắt tiền. Điều này rất quan trọng với những lõi có hình dáng phức tạp.
+ Có thể dùng các máy làm lõi cỡ nhỏ, dụng cụ để quay (lật) và vận chuyển
lõi đơn giản và rút ngắn đ-ợc thời gian sấy lõi.
+ Các lõi có kích th-ớc (nhất là chiều cao) nhỏ sẽ ít bị biến dạng khi sấy, đảm
bảo vật đúc chính xác.
Những ích lợi của việc chọn ph-ơng án phân chia lõi thành nhiều phần có thể
thấy rõ qua các ví dụ sau:
- Ví dụ 1: Đúc bánh xe thép đĩa kép (xem hình vẽ H.11)
Nếu dùng lõi dạng vòng liền khối có kích th-ớc lớn thì lõi sẽ yếu, không
thuận tiện khi vận chuyển và khi đặt vào khuôn. Vì thế thuận lợi là nên chia lõi lớn
thành nhiều mảnh lõi nhỏ. Lõi 1 có dạng hình cung, các lõi 2 và 3 cũng có dạng
hình cung chế tạo riêng, sấy xong thì đ-ợc dán liền lại (chú ý cần dùng d-ỡng kiểm
kiểm tra độ co khi ráp khuôn vào ruột). Lõi 4 tạo lỗ ở giữa vật đúc và lõi phụ 5 để
tạo đ-ờng rót xi phông.
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
14
- Ví dụ 2: Đúc bánh răng lớn lòng khuôn ghép toàn bằng lõi (xem hình vẽ
H.12).
Bánh răng lớn (H.12a) đ-ợc đúc khuôn ba hòm chế tạo bằng cách ghép nhiều
lõi (H.12b). Hòm d-ới đ-ợc đầm chặt và làm phẳng mặt tr-ớc, trong đó bố trí 8
rãnh dẫn ngang. Sau đó lắp ghép lõi theo trình tự sau:
- Lõi L
1
đặt giữa, đậu rót qua trung tâm lõi, đặt trục có gắn d-ỡng kiểm
xuyên qua tâm của lõi này.
- Dùng d-ỡng kiểm đặt 8 lõi L
2
trùm lên 8 rãnh dẫn ngang, mỗi rãnh dẫn
này có đậu dẫn thẳng lên đúng vị trí của đậu ngót.

- Đặt 8 lõi L
3
tạo vành răng sau khi kiểm tra chính xác, đầm chặt cát đệm ở
ngoài để cố định lõi với hòm khuôn giữa.
- Đặt 8 lõi L
4
.
- Đặt 8 lõi L
5
đối diện với L
2
.
- Rút trục và đặt ống rót vào, sau đó đầm chặt cát ở hòm trên, tạo đậu ngót.
Hình 11
-
Khuôn đúc bánh xe
thép đĩa kép;
1. Ruột dạng cung; 2,3. Ruột
dạng cung chế tạo riêng, sấy
xong dán liền, cần dùng d-ỡng
kiểm độ cao khi ráp vào ruột 1;
4. Ruột giữa; 5. Ruột phụ để rót
xi phông
Hình 12
-
Đúc bánh răng trong khuôn ghép toàn bằng lõi
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
15
Nh- vậy khi thiết kế hình dạng lõi cần xem xét cân nhắc để chọn ph-ơng án

cho hợp lý. Nên chọn ph-ơng án phân chia lõi thành nhiều phần khi đảm bảo các
yêu cầu sau:
- Những phần hợp thành của lõi phải đảm bảo có độ bền cần thiết khi vận
chuyển cũng nh- khi đặt lõi vào khuôn, lắp ghép vững chắc trong khuôn,
thoát hơi dễ dàng và an toàn, không quá cao để lõi không bị biến dạng d-ới
tác dụng của trọng l-ợng bản thân, nên thiết kế có mặt phẳng để đặt lõi
nằm vững chắc trong thời gian sấy.
- Mặt phân lõi phải chọn sao cho hộp lõi có kết cấu đơn giản và gồm ít phần
nhất để dễ giữ hỗn hợp lõi cũng nh- dễ đặt các x-ơng lõi và vật làm nguội.
- Không nên để đ-ờng tiếp giáp giữa hai lõi nằm ở những góc l-ợn chuyển
tiếp từ hình này sang hình khác; nên phân chia lõi theo tiết diện mà biến
dạng ở đó đ-ợc xác định chính xác bằng các kích th-ớc trên bản vẽ.
5.2. đầu gác lõi và ổ gác:
5.2.1. đặt lõi vào khuôn:
Độ bền của khuôn và thời gian cần thiết để ráp khuôn phần lớn phụ thuộc vào
ph-ơng pháp đặt lõi vào khuôn cũng nh- kết cấu của đầu gác lõi và ổ gác lõi. Lõi
cần có đầu tựa vững chắc, không bị biến dạng hoặc xê dịch trong khuôn d-ới tác
dụng của trọng l-ợng bản thân cũng nh- áp suất của kim loại lỏng. Việc đặt lõi vào
khuôn phải dễ dàng và thuận tiện. Khi hạ lõi vào khuôn ng-ời thợ làm khuôn phải
quan sát đ-ợc đầu gác lõi có nằm đúng vị trí trong ổ gác lõi hay không. Các hình
vẽ H.13 và H.14 trình bày các kiểz u đầu gác và ổ gác lõi đối với lõi đặt nằm
ngang và thẳng đứng.
Hình 13
-
Kết cấu của đầu gác và ổ gác lõi nằm ngang
Gác hai đầu Gác một đầu
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
16
Chú ý các yêu cầu nêu ra ở trên đối với việc đặt lõi vào khuôn, khi thiết kế lõi

và đầu gác lõi nên chú ý tới các chỉ dẫn sau:
- Cần tránh thiết kế các lõi (đặt nằm ngang hoặc thẳng đứng) có chiều dài
quá lớn, vừa có độ bền kém lại khó lắp đặt vững chắc trong khuôn. Trong
tr-ờng hợp bắt buộc phải dùng các lõi dài thì phải tăng c-ờng độ ổn định
vững chắc cho lõi bằng cách đỡ lõi nhờ đầu gác phụ hay mã đỡ. Với những
lõi đặt đứng có chiều cao lớn hơn đ-ờng kính 2,5 lần trở lên thì th-ờng phải
mở rộng đầu gác phía d-ới theo hình nấm ng-ợc (H.15).
- Tránh thiết kế lõi phải treo ở các phần trên của khuôn, nếu có thể đ-ợc nên
thay thế những lõi này bằng những lõi có đầu gác mở rộng tựa lên khuôn,
vì rằng treo lõi và cố định lõi lên hòm khuôn trên là công việc khó khăn và
nặng nhọc, tốn thời gian gấp từ 3 đến 6 lần so với việc lắp đặt lõi thông
th-ờng. Lõi treo th-ờng đ-ợc cố định bằng vít hay dây thép (H.16a). Hình
Hình 14
-
Kết cấu đầu gác và ổ gác lõi thẳng đứng
Hìn
h 15
-
Cố định lõi trong khuôn:
Đầu gác lõi đ-ợc mở rộng ở phía
d-ới; phần trên lõi đ-ợc giữ chặt bằng
các mã đỡ
Hình 16
-
Các ph-ơng pháp
cố định lõi treo
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
17
H.16b là lõi có đầu gác mở rộng, tựa vào phần d-ới của khuôn. Loại này

lắp đặt dễ dàng, ít tốn thời gian hơn. H.16c,d là lõi đ-ợc lắp từ ngoài vào
sau khi ráp khuôn. Với cách đặt lõi này cần chú ý đè lõi cẩn thận đề phòng
lõi có thể bị kim loại lỏng rót vào khuôn đẩy nổi lên.
- Khi thiết kế lõi cũng nên tránh những lõi nằm ngang chỉ gác một đầu vì
kém cứng vững. Nếu bắt buộc phải dùng loại lõi nh- vậy thì cần phải cố
định chúng để lõi không xê dịch d-ới tác dụng của trọng l-ợng bản thân và
áp suất của kim loại lỏng. Có thể cố định lõi theo cách sau: dùng nửa
khuôn trên đè chặt lõi đã đ-ợc đặt trên nửa khuôn d-ới; gắn lõi lên khuôn
bằng các đinh, móc; đỡ lõi bằng lõi phụ hoặc mã đỡ; tăng kích th-ớc đầu
gác để tạo đối trọng đặt trọng tâm của lõi rơi vào ổ gác lõi để ruột không bị
nghiêng đổ (H.17a), làm khoá hãm để cố định vị trí lõi (H.17b), ghép hai
lõi thành một để có chung đầu gác (H.17c).
Trong tr-ợng hợp lõi không nằm vững trong ổ gác lõi (H.15) hoặc lõi có thể bị
nổi lên do tác dụng của áp suất kim loại lỏng (H.18) thì nên dùng con mã đỡ. Vì
mã đỡ làm giảm tính đồng nhất của kim loại và độ sít kín của vật đúc nên chỉ dùng
mã đỡ trong những tr-ờng hợp thật cần thiết.
Để cho các mã đỡ không ấn lõm khuôn (do tác dụng của áp suất kim loại lỏng
và trọng l-ợng của lõi đặc biệt là các lõi lớn), cần phải đảm bảo điều kiện sau
đây:
P < n.f.K
ở đây: P- lực tác dụng lên lõi [N]
K- ứng suất nén cho phép của hỗn hợp khuôn, lõi [N/cm
2
]
f- diện tích bề mặt của mã đỡ [cm
2
]
n- số l-ợng mã đỡ chịu lực tác dụng.
Với khuôn t-ơi K = 2,5 N/cm
2

, còn đối với khuôn khô K = 25 N/cm
2
.
Hình 17
-
Bố trí các đầu gác
để tránh lõi bị nghiêng đổ;
a) Đầu gác có đối trọng;
b) Đầu gác có khó hãm;
c) Lõi chung đầu gác
Hình 1
8
-
Cố định lõi và
thoát hơi lõi 1, 3 qua lõi 2 ra
ngoài; 4- Lõi phụ
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
18
Vậy đối với khuôn t-ơi điều kiện trên đ-ợc viết là:
P < 2,5 .n .f
Từ đó có thể tính đ-ợc số mã đỡ cần thiết:
f
P
n
4,0

Trong tr-ờng hợp không dùng mã đỡ mà mở
rộng chân đầu gác (H.19) thì điều kiện để cho lõi
không bị kim loại lỏng đẩy nổi lên đ-ợc biểu thị

bằng ph-ơng trình cân bằng các lực tác dụng lên lõi
nh- sau:
H.F
1
. + G = h.F
2
.
Từ ph-ơng trình này nếu cho một trị số nào đó (ví dụ diện tích F
2
) thì có thể
xác định đ-ợc các trị số khác (ví dụ diện tích F
1
).
Trong công thức trên G là khối l-ợng của lõi, còn
là trọng l-ợng riêng của
kim loại lỏng.
Ngoài các chỉ dẫn nêu trên, khi thiết kế lõi cần chú ý đảm bảo đặt lõi vào ổ
gác lõi (do mẫu tạo nên), nên tránh tựa các đầu gác của lõi này vào ổ gác nằm trong
lõi khác, tránh đặt vài ba lõi vào một ổ gác. Trong tr-ờng hợp không tính đ-ợc
những điều đó thì phải dự kiến tr-ớc cách kiểm tra đặt lõi vào khuôn.
5.2.2. hình dáng của đầu gác lõi:
Hình dáng và kích th-ớc của đầu gác lõi đ-ợc xác định phải đảm bảo dễ đặt
lõi vào khuôn, ngăn ngừa sản xuất sự xê dịch của lõi trong ổ gác theo h-ớng thẳng
góc với trục đầu gác, xê dịch dọc theo trục hoặc xoay quanh trục. Để tránh sự xê
dịch dọc hoặc quanh trục có thể dùng các kiểu khoá lõi đ-ợc giới thiệu trên các
hình vẽ H.20 đối với các lõi đặt nằm ngang và H.21 đối với các lõi đặt thẳng đứng.
Hình 19
-
Mở rộng đầu
gác để cân bằng với

lực đẩy nổi lõi
Hình 20
-
Kết cấu khóa đối với các ruột nằm ngang;
a) Khóa vòng; b) Khóa có một mặt vát; c) Khóa có hai mặt vát;
d) Khóa hình thang; Khóa a và d ngăn ruột xoay và xê dịch theo
trục; Khóa b và c chỉ ngăn ruột xoay
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
19
Hình dáng và hình thức đầu lõi cũng phải đảm bảo không bịt kín đ-ờng thông
hơi, không làm lún, hỏng bề mặt đầu gác lõi và ổ gác do áp lực trên một đơn vị
diện tích bề mặt của ổ gác và đầu gác lõi sinh rabởi trọng l-ợng của lõi và áp suất
của chất lỏng v-ợt quá giới hạn cho phép.
5.2.3. kích th-ớc đầu gác và ổ gác lõi, khe hở giữa chúng:
- Kích th-ớc đầu gác và ổ gác lõi đ-ợc trình bày trong các bảng B13 và B14.
cũng có thể dùng số liệu ở các bảng B15, B16, B17.
Thông th-ờng lấy đ-ờng kính làm thông số cơ bản đối với các đầu gác hình
trụ. Các lõi nằm ngang đ-ợc chia làm ba loại:
I. Lõi có đầu gác d-ới
II. Lõi không có đầu gác d-ới
III.Lõi cần đầu gác dài (do lõi dài hoặc nặng) (xem B13)
Các lõi thẳng đứng đ-ợc chia ra:
I. Lõi cứng vững, khi tỷ số giữa chiều cao và đ-ờng kính bằng 1 (xem B14)
II. Lõi không vững, khi tỷ số lớn hơn 1.
Nói chung không nên lấy kích th-ớc đầu gác lớn vì làm tăng trọng l-ợng của
lõi.
- Khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác có ảnh h-ởng lớn đến độ chính xác của vật
đúc. Khe hở càng lớn càng dễ lắp ráp lõi vào khuôn nh-ng độ chính xác của vật
đúc càng kém. Thực ra trị số khe hở là vấn đề phức tạp vì nó không chỉ phụ thuộc

vào kích th-ớc đầu gác và ổ gác lõi chọn khi thiết kế đúc mà còn chịu ảnh h-ởng
của nhiều yếu tố khác nh-: biến dạng khuôn, lõi khi chế tạo, sấy và vận chuyển
Vì thế các số liệu về khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác chọn theo bảng B18 có thể
điều chỉnh tuỳ theo hoàn cảnh thực tế ở mỗi x-ởng sản xuất.
6. Thiết kế hệ thống rót
6.1. Chọn kiểu hệ thống rót và chỉ dẫn kim loại vào khuôn
Hệ thống rót dùng để dẫn kim loại vào khuôn. Yêu cầu đối với hệ thống rót là
phải tạo đ-ợc dòng chảy êm, đồng đều và liên tục, đảm bảo ngăn xỉ và tạp chất
không chảy theo kim loại vào khuôn đúc cũng nh- có khả năng cung cấp kim loại
Hình 21
-
Kết cấu khóa đối với các lõi thẳng đứng;
a) Khóa kiểu cắt vát; b) Khóa mở rộng có một mặt
cắt vát; c,d) Khóa có rãnh chốt
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
20
lỏng cho vật đúc trong thời gian kim loại vật đúc đông đặc. Ngoài ra hệ thống rót
phải có khối l-ợng không quá lớn, chiếm ít chỗ trong khuôn để có thể tận dụng thể
tích của hòm khuôn. việc chọn kiểu và kích th-ớc hệ thống rót cũng nh- chọn chỗ
dẫn kim loại vào khuôn có ảnh h-ởng nhiều tới chất l-ợng và giá thành chế tạo vật
đúc nên đòi hỏi công việc đó phải đ-ợc xem xét, phân tích một cách cẩn thận.
6.1.1. Chọn kiểu hệ thống rót:
Mỗi vật đúc đều có đặc điểm kết cấu riêng và do đó đòi hỏi cách thiết kế hệ
thống rót riêng và chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn thích hợp. Khi chọn kiểu hệ
thống rót có thể dựa vào các chỉ dẫn sau:
- Kiểu hệ thống rót kim loại vào bên
hông (H.22) dùng trong tr-ờng hợp
đúc các vật đúc nhỏ hoặc trung bình.
Kiểu hệ thống rót này có -u điểm là

dễ chế tạo vì chúng nằm trên mặt ráp
khuôn, có khả năng lọc xỉ khá và điền
đầy khuôn tốt cho phép nhận đ-ợc các
vật đúc có chất l-ợng nên đ-ợc dùng
phổ biến.
- Kiểu hệ thống rót kim loại vào khuôn đúc từ trên xuống (H.23) có lợi là
nhiệt độ phần vật đúc phía trên cao hơn các phần nhiệt độ còn lại, tạo
h-ớng đông thuận lợi để bổ ngót cho vật đúc, nhất là khi đúc các hợp kim
có độ co lớn. Hệ thống rót loại này th-ờng có khối l-ợng bé hơn các kiểu
Hình 22
-
Rót vào bên
hông vật đúc
Hình 23
-
Sơ đồ hệ thống rót trên xuống;
a) Rót trực tiếp qua một rãnh dẫn; b,c) Rót qua vài rãnh dẫn nhỏ;
d) Rót trên xuống có dùng mạng lọc; đ) Rót trên xuống kiểu m-a rơi;
e) Rót trên xuống qua rãnh dẫn hình nêm; g) Rót trên xuống dùng cốc nút.
1-Cốc rót; 2- ống rót; 3- Vật đúc; 4- Mạng lọc;
5- Rãnh lọc xỉ vòng; 6- Đậu ngót; 7- Đậu hơi; 8- Nút.
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
21
hệ thống rót khác. loại này có nh-ợc điểm là nếu lòng khuôn cao thì khuôn
đúc rất dễ bị vỡ do tác dụng của dòng kim loại rơi từ trên cao vào khuôn.
Vì thế kiểu hệ thống rót này chỉ nên dùng đúc các vật có chiều cao không
lớn lắm và không có yêu cầu cao về chất l-ợng và yêu cầu gia công cơ khí
ít (các loại đĩa, tạ ). Để khắc phục mặt nh-ợc điểm của kiểu hệ thống rót
này, ngoài kết cấu thông th-ờng có thể dùng các kết cấu hệ thống rót rót

qua một vài ống rót, rót qua mạng lọc để giảm nguy cơ xói lở khuôn và gạn
giữ đ-ợc xỉ, hệ thống rót kiểu m-a rơi, hệ thống rót có rãnh dẫn hình nêm,
hệ thống rót có nút đậy cốc rót để giữ xỉ lại trong cốc.
Nói chung nên tránh sử dụng đồng thời nhiều biện pháp khác nhau để chống
xỉ rơi vào vật đúc vì khuôn sẽ phức tạp, tăng khối l-ợng hệ thống rót và chi phí làm
khuôn.
Kiểu hệ thống rót kim loại từ d-ới
lên (xi phông) có thể điền đầy khuôn êm
và dễ dàng thoát khí, nh-ng cấu tạo
khuôn đúc trở nên khá phức tạp, làm tăng
khối l-ợng hệ thống rót, tạo màng oxit và
bẩn trên mặt kim loại dính vào thành bên
của vật đúc, rất nguy hiểm khi đúc các
vật đúc cao có các thành bên thẳng đứng.
Vì thế kiểu hệ thống rót xi phông th-ờng
áp dụng khi những vật đúc bằng hợp kim
nhôm, đồng thanh nhôm để điền đầy
khuôn êm và dễ làm nổi lên trên các chất
bẩn dạng ô xít, xỉ. Hình vẽ H.24 giới
thiệu sơ đồ các kiểu hệ thống rót xi
phông.
Hình 2
4
-
Sơ đồ hệ thống rót
d-ới lên (xi phông)
a) Hệ thống rót kiểu sừng bò; b) Hệ thống rót kiểu sừng bò có mạng lọc; c)
Cách rót hộp trục chính của máy tiện; d) Cách rót chi tiết bằng gang của
tuabin hơi; 1-Cốc rót; 2- ống rót; 3- Rãnh lọc xỉ; 4- Rãnh dẫn;
5- Mạng lọc; 6- Đậu hơi hay đậu ngót.

Hình 2
5
-
ph-ơng pháp
rót
thân tuabin
hơi bằng gang dẫn kim loại vào 2 tầng.
1-Cốc rót; 2- ống rót; 3- Rãnh dẫn phía
trên; 4- Rãnh dẫn lọc xỉ phía trên;
5- Rãnh dẫn; 6- Rãnh lọc xỉ phía d-ới.
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
22
- Kiểu hệ thống rót nhiều tầng dùng khi đúc những vật đúc cao và dầy. Khi
đó kim loại lỏng đ-ợc dẫn chảy vào khuôn đúc ở một số độ cao khác nhau,
tuần tự theo các hàng rãnh dẫn nằm ở d-ới rồi lên các mức cao dần, nhờ
vậy kim loại điền đầy khuôn êm và đồng đều. Hình vẽ H.25 giới thiệu kiểu
hệ thống rót khi đúc thân tuabin: kim loại đ-ợc dẫn vào khuôn từ d-ới lên
qua một loạt rãnh dẫn mỏng. Khi kim loại trong vật đúc dâng lên đến đậu
ngót thì sẽ bắt đầu có kim loại nóng chảy bổ sung vào qua rãnh dẫn 3.
6.1.2. chọn vị trí dẫn kim loại vào khuôn:
Khi chọn vị trí dẫn kim loại vào khuôn nên theo các chỉ dẫn sau:
- Với vật đúc bằng gang xám nên dẫn vào chỗ thành mỏng để đảm bảo cho
các thành dày mỏng của vật đúc kết tinh và nguội đồng đều, không bị
nứt do ứng suất nhiệt.
- Với vật đúc có dạng tròn xoay nên dẫn kim loại chảy tiếp tuyến với thành
khuôn theo cùng một chiều.
- Với vật đúc khối l-ợng d-ới 1,5 tấn, có chiều dài nhỏ hơn 3m có thể dẫn
kim loại vào một thành bên, còn nếu vật đúc dài hơn 3m thì nên dẫn kim
loại vào giữa để kim loại chảy đều ra hai bên.

- Vị trí dẫn kim loại vào khuôn nên -u tiên chọn dẫn vào các thành không
gia công cơ khí để phòng ngừa rỗ chân đậu cũng không ảnh h-ởng đến
chất l-ợng bề mặt gia công
6.2. Tính toán hệ thống rót:
Xác định kích th-ớc các thành phần của hệ thống rót có thể bằng ph-ơng pháp
giải tích, bằng ph-ơng pháp biểu đồ hay bằng các bảng tra.
6.2.1. Tính toán hệ thống rót bằng ph-ơng pháp giải tích:
Để tính toán hệ thống rót cho vật đúc vật đúc bằng gang và bằng thép tr-ớc
hết cần xác định thời gian rót có lợi nhất đối với vật đúc đã cho và sau đấy xác định
tiết diện của các thành phần của hệ thống rót đảm bảo đ-ợc thời gian rót quy định.
Thời gian rót hợp lý đ-ợc xác định theo công thức thực nghiệm:
3
GSKt
Trong đó:
S- Chiều dày chính hay trung bình của thành vật đúc, mm;
G- Khối l-ợng của vật đúc cùng hệ thống rót, ngót, kg;
K- Hệ số
Với vật đúc bằng gang thì:
- vật đúc thành dày, khối l-ợng lớn (10 50 T) K = 1,9 2,3
- vật đúc khối l-ợng trung bình (1 10 T) K = 1,6 1,9
- vật đúc khối l-ợng < 1 T K = 1,4 1,6
Xác định thời gian rót kim loại vào khuôn cần tính đến tốc độ dâng của kim
loại trong khuôn khi rót. Tốc độ này nếu nhỏ quá sẽ làm cho thành vật đúc không
phẳng do kim loại bi nguội cũng nh- bị bẩn do ô xít hat tạp chất phi kim loại tạo
thành trên bề mặt kim loại. Có thể tính tốc độ dâng kim loại nh- sau :
t
C
v

Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy

H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
23
ở đây: C Chiều cao của vật đúc, cm, đo từ điểm thấp nhất đến diểm cao
nhất theo vị trí khi rót.
Tốc độ dâng bé nhất cho phép (cm/s) phụ thuộc vào chiều dày thành vật đúc
và có giá trị nh- sau (với vật đúc gang) :
- Chiều dày thành vật đúc 4mm [v] = 3 10 cm/s
- Chiều dày thành vật đúc 4 10 mm [v] = 2 3 cm/s
- Chiều dày thành vật đúc 10 40 mm [v] = 0,3 1 cm/s
Thời gian rót t tính đ-ợc theo công thức trên phải đ-ợc kiểm tra lại để đảm
bảo điều kiện tốc độ dâng kim loại trong khuôn không đ-ợc nhỏ hơn tốc độ dâng
cho phép [v].
Sau khi xác định đ-ợc thời gian rót khuôn hợp lý t, ta tính diện tích tiết diện
chỗ hẹp nhất của hệ thống rót F
min
, xác định l-ợng kim loại chảy trong một đơn vị
thời gian qua hệ thống rót theo công thức sau:
t
G
h
t
thZ
G
F
tbtb
.
31,0.31,0
min

Trong đó:
G- khối l-ợng vật đúc, kể cả hệ thống rót, ngót, kg
- hệ số trở lực chung của khuôn
t
G
- tốc độ cung cấp kim loại từ thùng rót.
Đối với các vật đúc bằng gang, làm khuôn
t-ơi thì
= 0,35 (khi vật đúc phức tạp có trở lực
khuôn lớn),
= 0,50 (với vật đúc hình dáng đơn
giản có trở lực khuôn nhỏ). Khi làm khuôn khô
các trị số t-ơng ứng của
là 0,41 và 0,60.
Cột áp suất thuỷ tĩnh trung bình của kim loại
( h
tb
) trong thời gian rót khuôn đ-ợc tính nh- sau:
C
P
Hh
tb
.
2
.
2
0

Trong đó: (xem hình vẽ H.26)
H

0
- áp suất thuỷ tĩnh ban đầu lớn nhất, cm;
P- chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn, cm;
C- chiều cao của vật đúc ở vị trí rót, cm;
6.3.2. Tính toán hệ thống rót dựa vào biểu đồ;
Đối với các vật đúc bằng gang có thể sử dụng biểu đồ để xác định tổng diện
tích rãnh dẫn cho vật đúc. Ph-ơng pháp này cho phép rút ngắn thời gian tính toán.
Thí dụ vật đúc có khối l-ợng 1000kg, chiều dày thành 15mm, cột áp trung
bình 60cm. Hãy dùng biểu đồ (H.27) để xác định tổng diện tích tiết diện rãnh
dẫn(cm
2
). Để thực hiện nhiệm vụ này ta làm nh- sau:
Từ điểm nằm trên trục hoành phía phải của biểu đồ ứng với khối l-ợng của vật
đúc vạch đ-ờng thẳng góc đến gặp đ-ờng xiên ứng với thành dày S, từ đó kẻ đ-ờng
nằm ngang đến gặp đ-ờng xiên ứng với áp suất thuỷ tĩnh h
tb
ở phía trái của biểu đồ.
H
ình 26
-
Sơ đồ vị trí
vật đúc trong khuôn
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
24
Hình 27
-
Toán đồ Xôbôlev dùng để tính tổng diện tích rãnh dẫn
cho vật đúc gang (khuôn t-ơi)
h - cột áp tĩnh của kim

loại trong khuôn, cm
F - tổng diện t?ch ti?t diện rãnh dẫn trong khuôn, cm2
g - chi?u dày thành
vật đúc, mm
Với vật đúc trong khuôn
c? trở lực lớn
Với vật đúc trong khuôn
c? trở lực trung bình
Với vật đúc trong khuôn
c? trở lực nhỏ
G - Khối luợng vật đúc, kg
Bộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
H-ớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
25
Tại điểm gặp nhau kẻ đ-ờng thẳng góc đến trục hoành có ghi tổng diện tích tiết
diện rãnh dẫn trên ba thang: thang thứ nhất đối với các khuôn đơn giản trở lực bé,
thang thứ hai trung bình và thang thứ ba với các khuôn phức tạp có trở lực lớn. Đồ
thị này dùng cho các vật đúc trung bình và lớn đúc trong khuôn t-ơi. Đối với khuôn
khô cũng có thể xác định F
d
theo đồ thị, sau đó giảm giá trị đi 15 20 %.
6.3.3. tính toán hệ thống rót dựa vào bảng tra:
Đối với các vật đúc bằng gang không phức tạp lắm, có khối l-ợng 200kg trở
xuống có thể xác định tiết diện rãnh dẫn bé nhất cho phép và số rãnh dẫn phụ thuộc
vào chiều dày thành vật đúc theo bảng B19 (khi đúc trong khuôn t-ơi).
Sau khi đã xác định đ-ợc tổng diện tích tiết diện rãnh dẫn của hệ thống rót
theo các ph-ơng pháp trình bày trên đây ( F
d
) có thể tính diện trtích tiết diện rãnh
lọc xỉ F

x
và ống rót ( F
r
) nh- sau:
- Đối với vật đúc bằng gang: F
d
: F
x
: F
r
= 1: 1,2 : 1,4
Nếu hệ thống có mạng lọc thì: F
d
: F
x
: F
m
: F
r
= 1: 1,2 : 1 : 1,2
( F
m
tổng diện tích các lỗ trên mạng lọc )
- Đối với vật đúc bằng thép:
Vật đúc đơn giản, thành dày : Fd : Fx : Fr = 1: 1,05 : 1
Vật đúc phức tạp, thành mỏng: Fd : Fx : Fr = 1: 1,1 : 1,2
Các thành phần của hệ thống rót đ-ợc giới thiệu trên hình vẽ H.28. Dung tích
cốc rót đối với vật đúc bằng gang xác định theo bảng B21. Cốc rót có dạng hình
nón cụt với độ côn 3
50 . Kích th-ớc các thành phần của hệ thống rót xác định

theo bảng B21và H.28.
7. Đậu ngót:
Tại những nơi tập trung kim loại trên vật đúc dễ xảy ra hiện t-ợng thiếu hụt do
co ngót, để lại trong vật đúc những lỗ rỗng, giảm độ xít chặt của kim loại vật đúc.
Điều này càng thấy rõ khi đúc các hợp kim có độ co ngót lớn nh- thép, gang
graphit cầu, gang hợp kim thấp, gang dẻo cũng nh- một số hợp kim màu. Để khắc
phục hiện t-ợng này cần phải dùng đậu ngót để bổ sung kim loại.
7.1. vị trí đặt đậu ngót:
Vị trí đặt đậu ngót là tại các nút nhiệt, tức là chỗ tập trung kim loại với số
l-ợng lớn và phân cách với những nút nhiệt khác bằng những thành mỏng. Nút
nhiệt là nơi nguội sau cùng và cần đ-ợc bổ sung kim loại bằng nguồn kim loại từ
các đậu ngót hoặc đ-ợc làm nguội nhanh bằng các vật làm nguội đặt bên ngoài hay
bên trong nút nhiệt. Thông th-ờng các đậu ngót th-ờng bố trí ở phía trên của vật
đúc. H.29 trình bày cách đặt đậu ngót và sắt làm nguội khi đúc bạc lót và bánh răng
bằng thép. Nh- đúc bạc lót (H.29a) ng-ời ta đặt đậu ngót Đ.n ở phía trên mặt bích
và cắm sắt nguội Ng.tr bằng thép mềm có đ-ờng kính nhỏ hơn đ-ờng kính lỗ khoan
sau này ở phía d-ới vật đúc phần vấu bắt bu lông. Khi đúc bánh răng (H.29b) đậu
ngót thực đặt ở các phần dày của vật đúc: may ơ và chỗ gặp nhau giữa nan hoa và
vành ngoài.