GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ KIM LOẠI - PHẦN I CÔNG NGHỆ ĐÚC - CHƯƠNG 6 potx

74

Chương 6
ĐÚC ĐẶC BIỆT.
Sản xuất đúc ngày càng phát triển, yêu cầu về năng suất, độ chính xác, độ bóng
bề mặt cao (để giảm hoặc bỏ lượng dư gia công), yêu cầu chất lượng vật đúc tốt. Đúc
trong khuôn cát không đáp ứng được những yêu cầu đó vì khuôn cát chỉ dùng được một
lần, độ bóng, độ chính xác thấp, lượng dư gia công lớn, nhiều khuyết tật, giá thành chế tạo
cao. Do đó ngày nay xuất hiện nhiều phương pháp đúc đặc biệt như đúc trong khuôn kim
loại, đúc dưới áp lực, đúc ly tâm, đúc trong khuôn mẫu chảy, khuôn vỏ mỏng, đúc liên
tục.v.v…
6.1 Đúc trong khuôn kim loại
:
6.1.1 Khái niệm:
Đúc trong khuôn kim loại là rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kim loại, phương
pháp này có đặc điểm như sau:
- Khuôn kim loại có thể dùng được nhiều lần (vài chục đến hàng vạn lần) tùy
thuộc vào kim loại vật đúc.
- Vật đúc có độ chính xác cao (cấp II, III, dung sai kích thước IT13  IT17) và độ
bóng bề mặt cao: (R
z
20 R
z
40) vì độ chính xác và độ bóng của khuôn cao.
- Tổ chức hạt kim loại nhỏ mòn (do nguội nhanh) nên cơ tính tốt.
- Tiết kiệm được vật liệu làm khuôn và điều kiện lao động tốt.
- Tính dẫn nhiệt của khuôn cao nên khả năng điền đầy kém do đó khó đúc vật
phức tạp và vật có thành mỏng, đúc gang dễ bò hóa trắng.
- Mặt khác sự cản co của khuôn, lõi bằng kim loại lớn nên dễ gây ra nứt vật đúc.
Khuôn kim loại được dùng rộng rãi để đúc các vật đúc bằng thép, gang, đồng,

nhôm, manhê…, chế tạo các chi tiết như sec măng, xy lanh, van, pittông….
6.1.2 Vật liệu làm khuôn, kết cấu của khuôn, lõi:
a.Yêu cầu đối với vật đúc :
- Số lượng vật đúc trong khuôn kim loại phải đủ lớn mới có lợi về kinh tế. Với vật
đúc thành dày từ 3
 6mm, số lượng vật đúc  200 400, còn với vật đúc có thành dày
15  20mm, số lượng vật đúc tương ứng có lợi phải  50 200.
- Chiều dày thành vật đúc tối thiểu phải bảo đảm kim loại lỏng điền đầy tốt.
- Hình dạng vật đúc đơn giản, ít lõi.
- Thành vật đúc phải có độ côn lớn.
- Tránh sự chuyển biến đột ngột chiều dày thành vật đúc.
b. Thiết kế công nghệ đúc.
Đối với công nghệ đúc trong khuôn kim loại cần chú ý:
- Đậu ngót và đậu hơi phải bố trí ở chỗ đông đặc cuối cùng. So với đúc trong khuôn
cát, đậu ngót khi đúc trong khuôn kim loại nhỏ hơn do kim loại đông nhanh hơn. Trong
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

75

nhiều trường hợp người ta không dùng đậu ngót vẫn không bò khuyết tật rỗ co. Đậu ngót
chỉ dùng trong trường hợp khi đúc các hợp kim có độ co thể tích
 4%; chiều dày thành
không đều.
- Đậu hơi phải đặt ở chỗ cao nhất của vật đúc trường hợp kiêm đậu ngót thì chân
đậu hơi không được nhỏ hơn chiều dày thành vật đúc. Đậu hơi bên sườn có tác dụng bổ
ngót cho phần vật đúc thành bên.
- Lõi trong khuôn kim loại có thể bằng kim loại hoặc bằng cát tùy trường hợp cụ
thể. Khi mặt trong không yêu cầu chính xác và yêu cầu lõi có độ xốp cao ta dùng lõi cát.

Trong trường hợp mặt trong vật đúc cần chính xác, số lượng vật đúc lớn, lõi được chế tạo
bằng kim loại. Để lấy lõi ra khỏi vật đúc dễ dàng lõi phải có độ côn lớn, hoặc ghép nhiều
mảnh. ( Ví dụ hình 1-70 khuôn, lõi kim loại để đúc pittông).
- Những lõi kim loại lớn nên làm rỗng để giảm trọng lượng ( 100mm).

















c. Vật liệu làm khuôn, lõi: thường dùng là gang, thép hợp kim, thép các bon và
đồng. Gia công bộ khuôn kim loại bằng phương pháp đúc, gia công cơ khí, đặc biệt ngày
nay dùng phổ biến phương pháp gia công cơ khí hiện đại như bằng tia lửa điện, tiện, phay
CNC.
- Người ta thường dùng khuôn bằng gang thường, gang hợp kim để đúc vật đúc
gang nhỏ, trung bình, vật đúc thép nhỏ, vật đúc hợp kim đồng, nhôm.
2

1

3

A
A

4

7
5

6

A
-

A

1

2

3
Hình 1- 70
1,2,3,4,5,6,7 là các phần
ghép lõi khuôn kim loại đúc
pittông.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

76

Khuôn bằng thép hợp kim (50CrNiMo; 120Cr12Mo) dùng đúc vật đúc đơn giản
bằng nhôm. Đồng đỏ dùng làm những miếng chắp thêm vào khuôn để tăng khả năng
truyền nhiệt khi đúc hợp kim màu.
- Vật liệu làm lõi: lõi có thể làm kim loại hoặc bằng hỗn hợp cát.
Thép CT48, CT51, 50CrNiMo dùng làm lõi khi đúc hợp kim màu.
Lõi cát có tính lún tốt, dẫn nhiệt thấp nên hay dùng khi đúc gang, thép, còn đối với
hợp kim màu, chỉ dùng lõi cát khi lỗ phức tạp.
Khác với khuôn cát, trong khuôn kim loại lõi cát không thể gắn với khuôn thành
một khối nên cần đònh vò lõi chính xác và phải có khả năng thoát khí.
Để tránh nứt vật đúc do co, người ta rút lõi ra khỏi vật đúc sớm hơn khi độ co của
vật đúc còn nhỏ, do đó quá trình đúc khá phức tạp. Lõi kim loại vì thế chỉ dùng khi đúc
hợp kim nhẹ.
Những biện pháp thường dùng khi lấy lõi ra khỏi vật đúc:
+ Rút lõi khi nhiệt độ vật đúc còn cao, thời điểm đó vật đúc chỉ mới đông kết một
lớp vỏ hoặc lượng co ngót còn thấp. Ví dụ : gang rút lõi ở nhiệt độ 900
 950
o
C.
+ Rung lõi trong lúc rót và khi vật đúc đông đặc.
+ Làm nguội nhanh lõi để làm giảm kích thước lõi.
d. Kết cấu khuôn, lõi:
- Cấu tạo khuôn kim loại tùy thuộc vào vật đúc. Đối với vật đúc đơn giản khuôn
thường được làm 2 nửa tương ứng với khuôn trên và khuôn dưới như khi đúc trong khuôn
cát. Hai nửa khuôn có thể ghép với nhau bằng bản lề hay chốt đònh vò. Trên hình 1-71 giới
thiệu khuôn kim loại có lõi cát để đúc gang.

Hình 1-71
Khuôn kim loại có lõi cát
để đúc gang.
1,2 Hai nửa khuôn 3. Lòng
khuôn 4. Hệ thống rót 5.Gờ
khuôn 6. Chốt đònh vò 7. Gờ
khuôn có lỗ bắt bu lông 8.
Lõi cát 9. Gối lõi 10.Rãnh
thoát khí 11. Chốt đẩy.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

77

Khuôn gồm hai nửa 1 và 2, lòng khuôn 3, hệ thống rót 4 (hệ thống rót thường bố trí
ở mặt phân khuôn để dễ chế tạo khuôn), gờ khuôn 5 để bảo đảm cứng vững cho khuôn,
chốt đònh vò 6 để lắp 2 nửa khuôn với nhau chính xác. Để kẹp khuôn trên máy ta dùng gờ
7 có lỗ bắt bu lông. Đặt lõi cát 8 nhờ gối lõi 9. Khí trong khuôn thoát ra theo rãnh thoát
khí 10 (đặt dọc theo mặt phân khuôn và sâu 0,2  0,5 mm). Để dễ lấy vật đúc ra khỏi
khuôn ta dùng chốt đẩy 11, chốt đẩy thường chế tạo thành thỏi hình trụ và lắp vào các lỗ

11 ở thành khuôn. Yêu cầu khuôn khi ghép với nhau phải khít để tránh cho vật đúc khỏi bò
ba via lớn.
Đối với những vật đúc phức tạp, khuôn nhiều phần ghép lại với nhau, mỗi khuôn
tạo nên một phần của vật đúc.
Sự thoát khí trong khuôn kim loại. Khí ở trong khuôn kim loại chỉ có thể thoát qua
hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót khi đang rót. Vì thế phải tạo lỗ, rãnh thoát hơi trên mặt
phân khuôn, trên các mặt lắp ghép của khuôn và lõi. Kích thước tiết diện rãnh hơi đủ lớn
cho hơi thoát ra mà không cho kim loại chảy ra ngoài và phụ thuộc vào kim loại hợp kim
( thường sâu 0,2
 0,5 mm). Chẳng hạn khi đúc gang, brông kích thước rãnh thoát khoảng
0,25mm, nếu đúc hợp kim nhôm và magiê chiều rộng rãnh có thể đạt đến 0,5mm.
- Hệ thống rót cho khuôn kim loại cần bảo đảm dòng kim loại chảy êm, dễ thoát
hơi, dễ tạo xỉ và tạo hướng đông hợp lý cho vật đúc. Có thể bố trí rót từ trên xuống, dưới
lên hoặc từ mặt bên qua khe dẫn.
- Chiều dày thành vật đúc và chiều dày khuôn kim loại. Thành vật đúc trong khuôn
kim loại phải bảo đảm khả năng điền đầy. Trong bảng 1 dưới đây là chiều dày thành tối
thiểu của một số hợp kim đúc.
Bảng1
Loại
vật đúc
Chiều dày thành tối thiểu (mm)
Vật đúc
không
có lõi
Gang Thép Hợp kim
nhôm
Hợp kim
Magiê
Hợp kim
đồng

Nhỏ Vừa Lớn
3 8 15 20

15 1 3 2
Vật đúc
có lõi
2,5 5 10 15

Chiều dày thành khuôn ảnh hưởng đến tuổi thọ khuôn, độ chính xác của vật đúc,
đến quá trình kết tinh từ đó ảnh hưởng đến tổ chức của vật đúc. Qua nghiên cứu người ta
thấy rằng:
- Đúc hợp kim có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp như gang, hợp kim màu thì
việc tăng chiều dày khuôn dẫn đến tăng tốc độ đông đặc của vật đúc.
- Hợp kim đúc có nhiệt độ nóng chảy trung bình như thép dù có tăng chiều dày
khuôn cũng không làm thay đổi tốc độ đông đặc của vật đúc.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

78

- Ngược lại khi hợp kim đúc có nhiệt độ nóng chảy cao, việc tăng chiều dày thành
khuôn sẽ làm giảm tốc độ đông đặc của vật đúc.
- Chiều dày thành khuôn vừa để bảo đảm đủ bền nhưng không lớn hơn chiều sâu
thấm nhiệt để bảo đảm sự thoát nhiệt ra ngoài.
Chiều dày thành khuôn được quy đònh như sau (bảng 2):
Bảng 2
Dạng vật đúc Chiều dày thành khuôn
Vật đúc thép chiều dày mỏng.

Vật đúc thép chiều dày trung bình và lớn.
Vật đúc gang chiều dày nhỏ vàtrung bình.
Vật đúc gang chiều dày lớn.
Vật đúc hợp kim nhôm và đồng…

1,2


2,5 chiều dày thành vật đúc.

1,0  1,5 chiều dày thành vật đúc.
1  1,5 chiều dày thành vật đúc.
Đôi khi >1,5 chiều dày thành vật đúc.
2,5  3 chiều dày thành vật đúc nhưng
không nhỏ hơn 15mm
6.1.3 Công nghệ đúc:
- Nhiệt độ khuôn và vật đúc.
Để nâng cao tính chảy loãng của hợp kim đúc, giảm tốc độ nguội của vật đúc,
tránh biến trắng bề mặt vật đúc bằng gang, khuôn kim loại được nung nóng trước khi rót
đến một nhiệt độ phụ thuộc vào hợp kim đúc.
Nhiệt độ nung nóng khuôn có thể tính theo công thức:
t
k
= 470 – 20R.
Trong đó: R- Chiều dày danh nghóa của thành vật đúc (mm).
Nhiệt độ này cũng có thể sử dụng theo bảng 3.
Nhiệt độ vật đúc khi dỡ khuôn có ảnh hưởng đến tổ chức lớp bề mặt vật đúc và
mức độ đồng đều từ ngoài vào trong của vật đúc. Nhiệt độ đó có thể xác đònh theo công
thức sau:
t

m
=1000 – 5R
t
m
- Nhiệt độ lớp sát mặt vật đúc (t
o
C)
R- Chiều dày danh nghóa của thành vật đúc (mm).
Nhiệt độ vật đúc gang khi dỡ khuôn :
780
o
C < t < 1000
o
C.
Bảng 3.
Hợp kim đúc Đặc điểm của vật đúc Chiều dày thành
vật đúc (mm).
Nhiệt độ nung
khuôn t
o
C
Hợp kim nhôm
-
Có gân mỏng cao 80mm

-Có gân, tiết diện 3,5mm
2

-Không có gân gờ.
1,6


2,1

5 10
8
>8
470


480
o
C

350  400
o
C
250
 300
o
C
200
 250
o
C
Hợp kim Mg
-
Thành mỏng

-Thành dày

350

o
C

250
o
C
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

79

-
Có lõi kim loại

300


450

o
C

Đồng thau Phụ tùng máy 120  200
o
C
Đồng thanh chì Ổ trục < 50
o

C
Thép cacbon

-
Thành mỏng

-Thành dày

300
o
C

150
o
C
Gang xám


< 5

5  10
10
 20
20
 40
400


450

o
C

300  400
o
C
250
 300
o
C
150
 250
o
C
- Nhiệt độ rót hợp kim
Khuôn kim loại có tính dẫn nhiệt cao nên nhiệt độ rót vào khuôn phải cao để tăng
khả năng điền đầy khuôn. Nhiệt độ này tùy thuộc chủ yếu vào bản chất hợp kim đúc,
chiều dày thành vật đúc, được cho trong bảng 4 sau:
Bảng 4
Vật liệu

Chiều dày vật
đúc (mm)
Nhiệt độ rót t
o
C

Gang xám

< 10

11 40
41
50
51
100
101 150
>150
1400

1340

o
C

1360 1300
o
C
1350
1280
o
C
1320
1250
o
C
1320 1220
o
C
1280 1200

o
C
Gang
dẻo

< 4

5 10
10 20
1480

1400

o
C

1450 1380
o
C
1430 1370
o
C

Thép C và thép hợp kim thấp (0,2
 0,4%C)
- Vật đúc thành mỏng phức tạp
- Vật đúc phức tạp
- Vật đúc trọng lượng trung bình
- Vật đúc thành dày

6 20
20 25
26 30
31 
75



1465 1440
o
C
1460 1435
o
C
1455 1435
o
C
1450 1430
o
C
Thép hợp kim

- Thép Măng gan
- Thép Cr – Ni hợp kim cao
- Thép kết cấu Cr - Ni


1400 1390
o

C
1465 1440
o
C
1450 1430
o
C
Bảng 5. Nhiệt độ rót của hợp kim nhôm và Đồng

Ký hiệu hợp kim

Nhiệt độ
o
C
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

80

Nhiệt độ quá nhiệt Nhiệt độ rót
Al
Si
7

AlSi12
AlSi8
AlSi9
BCuSn10
BCuSn10Zn2

BCuSn6Zn6Pb3
BCuSn11Zn3Ni
4
BCuAl9Fe4
80


160

60  110
100  150
100  150
80  110
85
 135
153
 233
100
 240
90  160
720


800

700  750
700  750
700  800
1080  1150
1100

 1150
1120
 1200
1150
 1280
1130  1200
- Sơn khuôn: Sơn dùng cho khuôn kim loại gồm sơn lót và sơn phủ.
+ Sơn lót làm nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ nguội cục bộ của vật đúc và có tác dụng
bảo vệ khuôn, ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp của kim loại lỏng với thành khuôn, tạo điều
kiện điền đầy khuôn tăng tuổi thọ của khuôn.
Đúc thép: 50% bột thạch anh +5,5% đất sét chòu nhiệt +1,5% xà phòng lỏng +30%
nước.
Đúc gang: 100g bột thạch anh + 50g thủy tinh lỏng + 1 lít nước.
Đúc hợp kim đồng: 5% bột graphit + 20% dầu nhờn + 10% paraphin + 65% dầu
hỏa.
Đúc hợp kim nhôm: 15% bột phấn+ 8% bột graphit + 4% thủy tinh lỏng + 73%
nước.
Trong một số trường hợp lớp sơn lót còn có tác dụng biến tính và hợp kim hoá lớp
bề mặt vật đúc. Chiều dày lớp sơn lót thường 0,1
 1mm. Trong một ca làm việc lớp sơn
lót được quét 1  2 lần.
+ Lớp sơn phủ (phủ lên lớp sơn lót) bằng dầu madut, dầu hỏa hoặc dầu thực vật.
Khi rót kim loại lỏng vào khuôn, lớp sơn này sẽ cháy tạo nên màng khí ngăn cách kim
loại lỏng và bề mặt khuôn do đó nâng cao tính chòu nhiệt của khuôn tạo điều kiện điền
đầy khuôn, bảo vệ khuôn và điều chỉnh tốc độ đông đặc của vật đúc. Nó cũng có tác dụng
tăng độ bóng cho bề mặt vật đúc và lấy vật đúc ra khỏi khuôn dễ dàng.
6.1.4 Quá trình công nghệ đúc trong khuôn kim loại:
a. Làm sạch bề mặt lòng khuôn, lõi ( sau mỗi lần đúc).
b. Sấy khuôn, lõi.
c. Sơn bề mặt khuôn, lõi.

d. Lắp khuôn, lõi và rót kim loại vào khuôn.
e. Lấy lõi (lõi kim loại), để nguội vật đúc trong khuôn một thời gian nhất đònh rồi
dỡ khuôn. Thời gian này tùy thuộc vật đúc và hợp kim đúc. Nếu dỡ vật đúc sớm quá vật
đúc sẽ nguội nhanh ngoài không khí nên dễ nứt, nếu dỡ vật đúc muộn quá cũng dễ nứt do
khuôn lõi kim loại ngăn trở sự co của vật đúc.
6.2 Đúc dưới áp lực:
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

81


P
gv 2
6.2.1 Đặc điểm tạo hình vật đúc.
Khi đúc dưới áp lực, hợp kim lỏng điền đầy khuôn nhanh dưới áp lực và kết tinh
cũng dưới áp lực đó. Tốc độ điền đầy khuôn v được xác đònh:


 - Trọng lượng riêng của kim loại lỏng.
P -Áp suất tác dụng lên kim loại lỏng.
Tốc độ này dao động trong khoảng 0,5 120m/s. Áp suất cuối cùng tác dụng lên
kim loại lỏng có thể đạt đến 5000Kg/cm
2
.
Dòng chảy của kim loại trong khuôn có lợi cho hợp kim có khoảng kết tinh rộng,
vật đúc tương đối đơn giản.
Dòng chảy rối xảy ra khi tốc độ dòng chảy lớn. Dòng chảy rối tạo nên dòng khí
nằm lại trong khuôn và tạo nên bọt khí. Nhưng bọt khí này cũng có thể tác dụng tốt trong

quá trình hình thành vật đúc. Áp suất trong bọt khí tác dụng đều lên dòng chảy rối trong
quá trình điền đầy khuôn và tạo ra áp suất tónh tác dụng lên kim loại sau khi khuôn được
điền đầy. Do đó, vật đúc được in hình rõ nét mặt dù đậu ngót vẫn đông đặc tương đối
nhanh trước cả vật đúc.
Quá trình hình thành vật đúc bao gồm quá trình vận chuyển chất, còn quá trình vận
chuyển năng lượng là do sự truyền nhiệt. Hai quá trình phải xảy ra đồng bộ để bảo đảm
chất lượng đúc.
Giai đoạn thứ nhất là giai đoạn điền đầy khuôn. Ở giai đoạn này phải chọn tốc độ
thời gian sao cho vật đúc không có khuyết tật như xốp, bọt, rỗ, màng oxyt.
Giai đoạn hai là giai đoạn kim loại kết tinh ở đây một hướng đông thích hợp được
tạo nên.
6.2.2 Kết cấu khuôn và vật liệu làm khuôn:
a. Kết cấu khuôn: Khuôn kim loại để đúc dưới áp lực thường gồm hai nửa, một
nửa khuôn cố đònh và một nửa di động; lõi kim loại có nhiều mảnh ghép với nhau như đúc
trong khuôn kim loại; chốt đẩy vật đúc; hộp
để kẹp khuôn; và các chi tiết phụ khác như
đinh tán, bu lông kẹp…Hình 1- 72 giới thiệu
kết cấu của một khuôn kim loại đúc dưới áp
lực.
Khi thiết kế khuôn cần chú ý:
- Vật đúc cần phân bố trong một nửa
khuôn để dễ chế tạo khuôn và không bò sai
lệch do lắp khuôn gây ra.
- Vò trí vật đúc trong khuôn cần đảm
bảo dễ lấy ra khỏi khuôn và khi lấy đồng thời
2
1
4

3

5
Hình 1-72
Khuôn kim loại để đúc dưới áp lực.
1. Nửa khuôn cố đònh. 2. Nửa khuôn
di động. 3. Chốt đẩy 4. Vật đúc
5. Tấm đẩy.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

82

đẩy được vào các phần của vật đúc để tránh biến dạng.
- Số lượng vật đúc trong khuôn cần đảm bảo kim loại dễ điền đầy khuôn. Các chi
tiết đúc cần đều nhau về khối lượng, kích thước để đảm bảo kết tinh cùng một lúc, tránh
các khuyết tật đúc (như co nứt …)
Đảm bảo dễ tách lõi khỏi vật đúc, muốn vậy hướng rút lõi cần bố trí thẳng góc với
mặt phân khuôn.
- Đảm bảo dẫn kim loại vào khuôn dễ và đầy đủ, dễ tách vật đúc khỏi khuôn.
Hướng của dòng kim loại dẫn vào khuôn cần tránh thẳng góc với nửa khuôn động vì sẽ
làm cho khuôn không vững và dễ rỗ khí.
- Đảm bảo thoát khí khỏi khuôn dễ dàng. Muốn vậy ngoài việc khí thoát qua mặt
phân khuôn, qua khe hở giữa chốt đẩy và khuôn người ta còn làm thêm các rãnh thoát khí
dọc theo mặt phân khuôn. Bề sâu các rãnh này khoảng 0,07 mm đối với vật đúc thiếc chì;
0,1 mm đối với kẽm Magiê; 0,2 mm đối với đồng, nhôm.
- Khuôn cần được gia công chính xác, mặt phân khuôn cần phải mài.
b. Vật liệu khuôn:
Vì chòu áp lực cao, tốc độ dòng kim loại chảy vào khuôn cao …Nên cơ tính, tính
chòu nhiệt và chòu mòn cao hơn khuôn kim loại thông thường. Các loại vật liệu làm khuôn
được giới thiệu ở bảng 6 như sau:

Bảng 6
Chi tiết của
khuôn
Ký hiệu vật liệu
Để đúc thiếc chì

Đúc kẽm Đúc Magiê,
nhôm
Đúc đồng
Khuôn
Bạc lót
Lõi
Chốt đẩy
Tấm đẩy
Chốt dẫn
hướng
Hộp kẹp
khuôn
CD80A;CD100A

50CrNiMo
CD80A

Thép C20
CD80A; D100A
Gang
Thép C20

50CrNiMo
50CrNiMo

CD100A
Thép
Thép C20
CD80A;CD100A

Gang
Thép C50
30CrW8
30CrW8
30CrW8

Thép C25
CD80A;CD100A

Thép đúc
Thép C50
30CrW8
30CrW8
30CrW8

Thép C50
CD80A;CD100A

Thép đúc
CD70A

- Máy đúc dưới áp lực có 2 loại chính sau:
+ Máy đúc dưới áp lực bằng pittông có buồng ép nguội (hình 1-73a,b).
+ Máy đúc dưới áp lực bằng pittông có buồng ép nóng (hình 1-73c).
6.2.3 Công nghệ chế tạo vật đúc:

- Hợp kim đúc dưới áp lực cần có:
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

83

- Nhiệt độ nóng chảy của kim loại thấp để bảo đảm tuổi thọ của khuôn.
- Khoảng kết tinh hẹp để vật đúc có mật độ đều, đủ bền dẻo ở nhiệt độ cao.
- Độ chảy loãng tốt.
- Ít dính bám vàokhuôn.
- Thành phần hoá học ổn đònh khi để lâu trong lò.
Chúng thường là hợp kim trên cơ sở của Pb, Zn, Sn, Al, Mg và Cu.
Những hợp kim cá biệt có độ nóng chảy cao cũng có thể đúc dưới áp lực nhưng
thiết bò và nhất là khuôn cần có yêu cầu cao hơn. Hợp kim hệ Fe–C ít được dùng để đúc
áp lực.
Một vài thông số công nghệ khi đúc dưới áp lực.
Vật đúc dưới áp lực thường nhỏ, mỏng. Chiều dày thành vật đúc
 3  4mm ( hợp
kim Al 1,5  4 mm; hợp kim Mg 1,2  5 mm; hợp kim Zn và Cu 0,7  4mm). Đúc được lỗ
có đường kính nhỏ nhất từ 1,5 5 mm tùy theo hợp kim.
Trong bảng 7 dưới đây trình bày một số thông số cần lưu ý khi đúc dưới áp lực.
Những vật đúc có gân cứng vững thì chiều dày gân lấy bằng 0,8  0,9 chiều dày
vật đúc.
Bán kính lượn ở giao tuyến các thành có chiều dày khuôn khác nhau lấy bằng 1/3
tổng các chiều dày đó.
Bảng 7: Một số thông số công nghệ đúc dưới áp lực:

Thông số công Hợp kim đúc
Hình 1-74

Sơ đồù nguyên lý máy đúc áp lực.
a) Có buồng ép nguội thẳng đứng. b) Có buồng ép nguội nằm ngang. c) Có
buồng ép nóng.
1. Pittông ép 2. Buồng ép 3. Nửa khuôn cố đònh 4. Nửa khuôn di động 5. Vật đúc
6. Ống rót 7. Mặt phân khuôn 8. Pittông dưới

c)

4

3
1

b)
4

a)
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

84

k
m
f
.


nghệ

Nhiệt độ rót (
0
C )
Trọng lượng tối đa
vật đúc Kg
Tuổi thọ khuôn (số
lần đúc)
Áp suất ép P
( N/cm
2
)
Phương pháp đúc
Pb Sn Zn Al Mg Cu
260300
1

280360
15
400490
20
620750
10
650720
10
850920
5
10
5


10
6


200 700
2.10
4


5.10
4
250400
10
4

10
5


500
(6

15)10
3


(310).10
3

Buồng ép nóng Buồng ép nóng và

nguội
Buồng ép
nguội

Bảng 8: Chiều dày tối thiểu của thành vật đúc (mm):

Diện tích bề mặt

vật đúc (cm
2
)
Đến 25
25
 100
100
 225
225
 400
400
 1000
Hợp kim đúc

Zn

Mg

Al

Cu

Thép

0,8

1,0

1,5

2
-
1,3

1,8
2,5
3,0
4,0
1,0

1,5
2,0
2,5
4,0
1,5

2,0
3,0
3,5
-
-

-
3
-
-
Bảng 9: Kích thước lỗ đúc cho phép (mm):

Hợp kim Đường kính
tối thiểu mm
Chiều sâu tối đa Độ côn theo
chiều sâu %
Thông Không thông
Zn

Mg
Al
Cu
1

1,5
1,5
2,5
6

7,5
4,5
7,5
12

15
0,9

10
1,2


0,5

- Hệ thống rót.
Hệ thống rót đóng vai trò quan trọng đảm bảo chất lượng vật đúc. Cấu tạo của hệ
thống rót trình bày ở hình (1-74).
Xác đònh kích thước của hệ thống rót xuất phát từ việc xác đònh tiết diện rãnh dẫn.
Với vật đúc có kích thước đến 500 mm, chiều dày thành 2,5  5mm được xác đònh
theo công thức thực nghiệm:
(mm
2
)

Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

85

)(

2
4321
mm
tkkvkk
m
f

oo


Ở đây m - Trọng lượng vật đúc tính bằng g.

 - Trọng lượng riêng của hợp kim đúc g/cm
3

k - Hệ số phụ thuộc tốc độ dòng thoát ra khỏi đậu dẫn, thời gian điền đầy,
loại hợp kim
















Trong bảng 10 dưới đây hệ số k được xác đònh theo hệ hợp kim.
Bảng 10: Giá trò hệ số k

k

Hình dạng
vật đúc
Hợp kim đúc
Mg Al Zn Cu
Đơn giản
Phức tạp
Rất phức tạp
7,32
6,05
4,78
609
5,25
4,41
2,16
1,87
1,57
1,89
1,63
1,37
Tiết diện đậu dẫn cũng có thể xác đònh theo công thức:


Trong đó :v
o
= 15m/s; t
o
= 0,06s
k
1
k

4
các hệ số nói lên ảnh hưởng của các yếu tố hình dạng vật đúc, áp suất, loại
hợp kim, chiều dày vật đúc…
Các giá trò đó được xác đònh theo bảng 11 sau:
Bảng 11: Giá trò k
1,
k
2,
k
3,
k
4
Hình 1-74
Những bộ phận của
hệ thống rót.
1. Kim loại dư. 2. ng
rót. 3. Rãnh dẫn 4.
Đậu dẫn 5. Rãnh nối
6. Đậu tích 7. Rãnh
thoát khí.
3

4

6

5

7

1

2

Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

86

)/(
785,0
1
2
21
sm
D
vkkv
o


Dạng vật đúc k
1
Áp suất ép N/cm
2
k
2
Đơn giản, thành dày
Tiết diện hộp
Phức tạp

Rất phức tạp có
Phần mỏng
0,75
1,0
1,5

2,0
Đến 2000
2000
 4000
4000  6000
6000  8000
8000
 10.000
>10.000
2,5
2,0
1,75
1,5
1,25
1,0

Hợp kim đúc k
3
Chiều dày thành vật đúc (mm) k
4

Pb –Sn
Zn
Al

Mg
Cu
Thép
1,1
1,0
0,9
0,85
0,75
0,5
1
1
 2
2
 4
4
 6
6  9
> 9
0,5
0,75
1,0
1,15
1,3
1,5
Tốc độ chuyển động của pittông ép được xác đònh theo công thức :


k
1
, k

2
và v
0
như đã đề cập trên.
D- Đường kính buồng ép (mm).
Hệ thống thoát khí gồm những rãnh 7 sâu
0,05  0,3mm, rộng 5 20mm. Những rãnh này hoặc
được nối trực tiếp với lòng khuôn hay qua đậu tích 6.
Đậu tích nhận phần kim loại đến đầu tiên chứa nhiều
khí và tạp chất. Rãnh nối 5 có tiết diện nhỏ để dễ tách
khỏi vật đúc.
Phương pháp tốt nhất để tránh rỗ khí là đúc
trong chân không hay hút khí ra khỏi lòng khuôn trước
khi dẫn kim loại vào.
- Nhiệt độ rót và nhiệt độ của khuôn.
Nhiệt độ rót tùy thuộc vào hợp kim đúc nhưng nói chung nằm trên nhiệt độ đường
lỏng từ 10
 20
o
C. Nhiệt độ khuôn trước khi rót không những phụ thuộc vào hợp kim đúc
mà còn phụ thuộc vào kết cấu vật đúc (hình 1-75) và lấy trong các khoảng sau (bảng 12):
Bảng 12
Hình 1
-
75
Vật đúc áp lực.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

87

Hợp kim đúc Nhiệt độ khuôn
o
C
Zn

Al
Mg
Đồng thau
Thép
120


160

180  250
200  240
280  320
200  280

- Áp suất ép: Áp suất ép phụ thuộc chủ yếu vào hợp kim đúc, kết cấu vật đúc và
chiều dày thành vật đúc. Áp suất ép xác đònh theo bảng 13 sau:
Bảng 13 Áp suất ép N/cm
2

Chiều dày
thành (mm)
Kết cấu
vật đúc

Hợp kim
Pb- Sn Zn Mg Al Đồng thau


3



 6

Đơn giản

Phức tạp
Rất phức tạp
Đơn giản
Phức tạp
3000

3500
4500
4500
5000
4500

4500
5000
5500
6000
5000

5500
6000
7000
8000
3500

4500
5000
6000
6500
6000

7000
6000
9000
10.000

6.3 Đúc ly tâm
:
6.3.1 Khái niệm:
Đúc ly tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loại lỏng
được phân bố đều theo bề mặt bên trong của khuôn hoặc điền đầy long khuôn để tạo
thành vật đúc.
Lực ly tâm tác dụng vào kim loại lỏng tính theo công thức:
P = m.r.
2

Qua công thức trên ta thấy khối lượng riêng m của kim loại càng lớn, bán kính
quay r càng lớn, vận tốc quay  càng lớn thì lực ly tâm càng lớn.
Đúc ly tâm có ưu điểm sau:

- Đúc được những chi tiết hình tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi, do đó tiết
kiệm được vật liệu và công làm lõi.
- Không cần dùng hệ thống rót nên tiết kiệm được kim loại đúc.
- Do tác dụng của lực ly tâm nên kim loại điền đầy vào khuôn tốt, có thể đúc được
vật thành mỏng, vật có đường gân hoặc hình nổi mỏng. Mặt khác vì kim loại điền đầy
khuôn tốt nên không cần đậu ngót bổ sung, do đó tiết kiệm kim loại.
- Vật đúc sạch do tạp chất, xỉ và phi kim nhẹ có lực ly tâm bé nên không bò lẫn vào
kim loại vật đúc.
- Tổ chức kim loại mòn chặt, không bò rỗ co, rỗ khí do đông đặc dưới tác dụng của
lực ly tâm.
Nhưng đúc ly tâm có nhược điểm sau:
- Chỉ thích ứng nhiều cho vật đúc tròn xoay rỗng.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

88

- Khuôn đúc cần có độ bền cao vì làm việc ở nhiệt độ cao, chòu tác dụng của lực ly
tâm, sức ép của kim loại lỏng lên thành khuôn lớn.
- Khó nhận được đường kính lỗ bên trong vật đúc chính xác vì khó đònh được lượng
kim loại rót vào khuôn chính xác.
- Chất lượng bề mặt trong vật đúc kém (đối với vật đúc tròn xoay) vì chứa nhiều
tạp chất và xỉ.
- Khuôn quay với tốc độ cao nên cần phải cân bằng và kín, điều này khó đạt được
chính xác.
- Vật đúc dễ bò thiên tích do trọng lượng riêng của các nguyên tố kim loại trong
hợp kim khác nhau nên chòu lực ly tâm khác nhau. Lợi dụng tính chất này có thể chế tạo
những chi tiết có nhiều lớp kim loại khác nhau. Ví dụ: chế tạo bạc lót lớp trong bằng đồng
thanh để chống mòn tốt, lớp ngoài bằng thép để độ bền tốt.

Hiện nay đúc ly tâm được dùng để chế tạo những chi tiết hình tròn xoay như bạc,
ống semăng và một số chi tiết đònh hình khác bằng thép, gang, kim loại màu và phi kim.
6.3.2 Các phương pháp đúc ly tâm:
Căn cứ vào trục quay của khuôn đúc chia ra đúc ly tâm đứng và đúc ly tâm nằm.
(hình 1-76)










a. Đúc ly tâm đứng: là khuôn quay theo trục thẳng đứng (hình 1-76a). Do khuôn
quay theo trục thẳng đứng nên mỗi phần tử kim loại lỏng chòu một lực ly tâm và trọng lực,
vì vậy bề mặt tự do của kim loại lỏng sẽ là một parabônlôit.
Thường vận tốc quay: n = 600  1500 v/phút
Ngoài việc đúc những chi tiết tròn xoay
(hình 1-77), máy đúc ly tâm đứng còn có khả năng đúc
những vật đònh hình khác.
b. Đúc ly tâm nằm: là khuôn quay theo phương
nằm ngang (hình 1-76b). Để kim loại rải đều theo
Hình 1
-
76
Nguyên lý các phương pháp đúc ly tâm.
a) Đúc ly tâm đứng. b) Đúc ly tâm nằm.
1. Khuôn kim loại 2.Kim loại đúc.

1

2
a) b)
Hình 1-77 Vật đúc ly tâm
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

89

chiều dài của khuôn người ta dùng máng rót, khi rót kim loại vào khuôn, máng rót di
chuyển dọc theo trục quay của khuôn (hình 1-78), do đó không thể đúc được những ống có
đường kính nhỏ.
Số vòng quay của khuôn người ta tính được bằng công thức sau:
v/phút

r - bán kính ngoài của vật đúc(cm).
k
0
- hệ số phụ thuộc kim loại đúc: gang k
0
= 1800 2500, thép k
0
= 2150 2730, đồng đỏ
k
0
= 2000 2200, brông k
0
= 1900, nhôm k

0
= 2600 3500.
Để kim loại chảy đều vào trong khuôn, đôi khi người ta đặt trục quay của khuôn
nghiêng với mặt phẳng ngang một góc   5
o
.










c. Khuôn đúc ly tâm.
Khuôn đúc ly tâm phải làm bằng kim loại để đủ bền chống lại lực ly tâm. Khuôn
có thể trực tiếp tiếp xúc với kim loại lỏng hoặc gián tiếp qua lớp lót bằng sơn hay bằng
cát khuôn, đất sét, thạch cao.
Vật liệu làm khuôn có thể bằng gang hợp kim,thép các bon và thép hợp kim.
Khuôn thép được chế tạo bằng dập tấm và gia cố gân chòu lực. Khuôn có thể là ống liền
hoặc làm hai nửa rồi ghép nhanh bằng bản lề, bu lông kẹp chặt. Để lấy vật đúc ra khỏi
khuôn dùng chốt đẩy vật đúc, để làm nguội khuôn cần đặt hệ thống tưới nước.
d. Công nghệ đúc li tâm:
+ Đúc ống ngắn: Sản phẩm đúc ống ngắn là loại có chiều dài không lớn hơn nhiều
so với đường kính như các loại bạc, phôi của vòng găng Thường dùng phương pháp đúc
ly tâm đứng(
 = 0 ) .
Lúc ban đầu khi kim loại lỏng đang điền đầy, khuôn quay chậm, sau đó tăng dần đến tốc

độ quay tới hạn. Vật đúc nằm trong khuôn cho đến lúc đông đặc đây là phương pháp đúc
li tâm gián đoạn.
Lượng kim loại vật đúc được xác đònh bằng ba phương pháp:
Hình 1-78
Sơ đồ đúc ly
tâm nằm.
r
k
n
0

Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

90

- Phương pháp thể tích. Tự thể tích vật đúc xác đònh thể tích kim loại lỏng rót vào
khuôn. Phương pháp này đơn giản nhưng kém chính xác vì thể tích hợp kim loại lỏng phụ
thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ.
- Phương pháp trọng lượng: Xác đònh trọng lượng hợp kim lỏng rót vào khuôn
bằng câân. Phương pháp này chính xác hơn nhưng có phần phức tạp khi cân đong.
- Phương pháp cữ: Xác đònh lượng hợp kim rót vào khuôn nhờ lỗ cữ, kim loại thừa
sẽ tràn qua lỗ cữ báo hiệu lượng cần thiết.
+ Đúc ống dài:
Đúc ống dài, trục khuôn nằm ngang gọi là đúc li tâm nằm ngang (
 = 90
o
). Để bảo
đảm kim loại dễ điền đầy khuôn, người ta bố trí cho trục khuôn nghiêng với mặt phẳng

ngang một góc 3-5
o
.
Để đảm bảo chất lượng vật đúc, cần làm khuôn mỏng đều; để không bò xếp lớp,
phải quan tâm đến sự hợp lý của tốc độ rót, kích thước ống và điều kiện nhiệt.
6.4 Đúc liên tục
:
6.4.1 Đặc điểm:
- Đúc liên tục là phương pháp rót kim loại lỏng đều vàliên tục vào khuôn đúc là
một bình kết tinh bằng kim loại có nước làm nguội tuần hoàn.Nhờ truyền nhiệt nhanh nên
kim loại lỏng sau khi rót vào khuôn được kết tinh ngay. Vật đúc được kéo liên tục ra khỏi
khuôn bằng những cơ cấu đặc biệt ( như con lăn, bàn kéo…)
- Khuôn đúc và lõi kim loại có hệ thống lạnh tuần hoàn, để làm nguội và đông đặc
nhanh vật đúc. Sản phẩm đúc liên tục có dạng ống, thỏi và các dạng đònh hình khác bằng
thép, gang, kim loại màu, có tiết diện không đổi và chiều dài không hạn chế.
- Vật đúc có độ bóng và độ chính xác cao (không bò rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ…), không
tốn kim loại vào hệ thống rót, năng suất cao. Khi kết hợp đúc – cán, chi phí sản xuất
giảm.
- Nhưng do tốc độ nguội quá nhanh gây nên ứng suất bên trong lớn làm cho vật đúc
dễ bò nứt, độ cứng bề mặt vật đúc cao, khó gia công cơ. Không đúc được vật phức tạp có
tiết diện thay đổi.
6.4.2 Các loại đúc liên tục:
- Đúc ống và đúc thỏi.
- Đúc tấm
Sự hình thành vật đúc khi đúc liên tục (hình 1-79) như sau:
Kim loại lỏng được rót từ thùng rót 1 vào bình kết tinh 2 .Nhiệt được truyền qua
bình kết tinh có nước làm nguội tuần hoàn tạo nên lớp vỏ cứng. Khi nguội nhanh, lớp vỏ
cứng co lại tách ra khỏi thành khuôn và được kéo ra một cách dễ dàng nhờ cơ cấu kéo
(con lăn 4 hoặc bàn kéo bằng trục vítme 7). Phần kim loại chưa kết tinh nằm trong phễu
lõm tiếp tục kết tinh nhờ truyền nhiệt qua lớp vỏ cứng ra bên ngoài và tạo thành sản phẩm

3.
Quá trình hình thành vật đúc liên tục gồm các giai đoạn:
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

91

Giai đoạn I: Điền kim loại lỏng.
Giai đoạn II: Truyền quá nhiệt.
Giai đoạn III: Kết tinh.
Giai đoạn IV: Vật đúc nguội.
Những giai đoạn này xảy ra đồng thời ở những vò trí nhất đònh dọc theo chiều
chuyển động của kim loại. Những giai đoạn này kế tiếp nhau từ trên xuống.
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

91


- Để dễ kéo vật đúc ra khỏi khuôn, nâng cao độ bóng, hạn chế nứt nẻ trên bề mặt
vật đúc, trong quá trình đúc người ta cho khuôn chuyển động khứ hồi dọc theo phương
chuyển động của vật đúc.
- Để dễ lấy vật đúc ra khỏi khuôn, người ta còn cho vào thành lòng khuôn, lõi một
lớp dầu mazút, lượng dầu cần dùng từ 120
 150g/một tấn kim loại.
- Vật liệu làm khuôn và những thông số đúc: vật liệu làm khuôn cần chọn loại dẫn
nhiệt tốt như đúc kim loại màu khuôn làm bằng hợp kim đồng và hợp kim nhôm, chiều
dày khuôn 6  8 mm. Nhiệt độ rót cho mỗi hợp kim thường lấy 30  50

0
C trên đường lỏng,
tốc độ rót và chiều cao khuôn tùy thuộc vào hợp kim đúc. Ví dụ khi đúc ống, thỏi có
đường kính 100  410 mm bằng hợp kim Silumin thì chiều cao khuôn 100  150 mm, tốc
độ rót 2  3m/h, nhiệt độ rót trên đường lỏng 30  50
0
C
Một trong những vấn đề quan trọng nữa là làm nguội vật đúc. Vật đúc liên tục có
thể được làm nguội theo hai cách:
- Dẫn một phần nhiệt của hợp kim lỏng qua bình kết tinh để ra ngoài sao cho lớp
vỏ kim loại được kết tinh đủ dày, cứng để tiếp tục tạo hình vật đúc thay cho bình kết tinh.
Hình 1
-
79
Sơ đồ đúc liên tục
a) Đúc thỏi b) Đúc ống.
1. Thùng rót 2. Bình kết tinh 3. Vật đúc 4. Con lăn 5. Đầu
mối 6. Bàn đỡ 7. Trục Vítme 8. Động cơ
2

3

5
6

7

8
b)

1
a)

H
2
0
H
2
0

V
2

1

2

3
4
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

92

Phần nhiệt cơ bản còn lại giữ lại ở vật đúc và được làm nguội trong nước. Phương pháp
này cho năng suất cao thường được dùng đúc các hợp kim không Fe.
- Phần nhiệt cơ bản của kim loại lỏng được dẫn ra ngoài qua bình kết tinh, vật đúc
ra khỏi khuôn được làm nguột trong không khí. Phương pháp này thường được dùng đúc
hợp kim Fe-C. Vì loại này có tính dẫn nhiệt thấp hơn nên thời gian tiếp xúc với bình kết

tinh phải kéo dài do đó bình kết tinh phải dài hơn và năng suất thấp hơn so với phương
pháp trên.
6.5 Đúc trong khuôn vỏ mỏng
:
6.5.1 Khái niệm:
Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát nhưng chiều dày khuôn từ
6
 8 mm.
Đúc trong khuôn vỏ mỏng có những đặc điểm sau:
- Có thể đúc được gang, thép, kim loại màu (như khuôn cát), khối lượng vật đúc
đến 100 kg, độ chính xác đạt cấp II,III, độ bóng đạt R
z
từ 2,5  20 m.
- Khuôn vỏ mỏng là khuôn khô, nhẵn bóng, thông khí tốt, truyền nhiệt kém, không
hút nước và bền nên cho phép nhận được vật đúc ít rỗ, xốp, nứt và các khuyết tật khác.
Đồng thời giảm được hao phí kim loại cho hệ thống rót vì không cần hệ thống rót lớn như
trong khuôn cát. Do tính truyền nhiệt kém nên đúc gang không bò hóa trắng. Nhiệt độ rót
có thể nhỏ hơn trong khuôn cát chừng 20  30
0
C
- Đơn giản hóa quá trình dỡ khuôn và làm sạch vật đúc.
- Quá trình chế tạo khuôn vỏ mỏng dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
Hỗn hợp khuôn vỏ mỏng bao gồm bột cát thạch anh ( hàm lượng SiO
2
> 97%, oxyt
Fe < 0,5%, tạp chất có hại <1%, bùn <1%. Cát nên dùng hạt mòn và không đồng đều để
nâng cao độ bóng và độ bền vỏ khuôn. Nên dùng cỡ hạt 0,06  0,15mm) với 4  6%
punvebakêlit (hỗn hợp của phênol và urêtrôpin). Hỗn hợp này có đặc tính là nhiệt độ 200
 250
o

C phần tử phênol chảy ra và có khả năng dính kết các hạt cát với nhau, tự hóa cứng
tạo nên hỗn hợp khuôn có độ bền khoảng 20  50 N/cm
2
. Sau khi đã hóa cứng, nóù không
có khả năng chảy ra nữa mặc dù nung nóng đến nhiệt độ cao hơn 250
o
C.
6.5.2 Công nghệ chế tạo vật đúc trong khuôn vỏ mỏng:
Trên hình vẽ 1-80 trình bày quá trình công nghệ chế tạo khuôn vỏ mỏng:
- Ghép mẫu vào tấm mẫu: dùng mẫu bằng kim loại kẹp chặt trên tấm mẫu bằng
thép hoặc gang xám. Làm sạch mẫu và tấm mẫu rồi phun lên trên một lớp cách
mẫu bằng dầu mazút (hình 1-80a).
- Nung nóng mẫu và tấm mẫu đến nhiệt độ 220
 250
0
C (hình b).
- Lấy mẫu và tấm mẫu ra khỏi lò, quay đi 180
0
rồi kẹp chặt với thùng chứa hỗn
hợp làm khuôn (hình c).
- Quay thùng chứa hỗn hợp khuôn cùng với mẫu và tấm mẫu 180
0
. Vật liệu làm
khuôn sẽ đè lên mẫu và tấm mẫu. Nhờ mẫu và tấm mẫu nóng lên làm các phần tử phênon
chảy ra và liên kết các hạt cát với nhau. Giữ ở vò trí đó trong khoảng 12  20 giây, ta sẽ
được chiều dày lớp khuôn khoảng 6
8 mm (hình d).
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

93

- Quay thùng chứa hỗn hợp khuôn cùng với tấm mẫu và mẫu trở về vò trí ban đầu
(hình e).
- Lấy tấm mẫu, mẫu cùng
với lớp khuôn vỏ mỏng đem sấy
ở nhiệt độ 350 370
0
C trong 1 2
phút để làm chảy đều những
phần tử punvebakêlit còn sót lại,
làm dính kết đều các hạt cát,
nâng cao độ bền cho khuôn
(hình f).
- Tách khuôn vỏ mỏng
khỏi mẫu và tấm mẫu (hình g).
- Làm nốt nửa khuôn kia
cũng theo trình tự trên.
Quá trình làm lõi cũng
tương tự như quá trình làm khuôn
nhưng làm trên máy thổi cát. Sau
đó tiến hành lắp khuôn, lõi, ghép
hai nửa khuôn bằng cách dán
hoặc kẹp.
Để tăng độ bền cho
khuôn nhất là đúc những chi tiết
lớn, sau khi lắp kẹp các nửa
khuôn với nhau, ta đem đặt
khuôn vỏ mỏng vào hòm khuôn

và làm khuôn cát bao bọc xung
quanh hoặc kẹp thêm bằng một
khung kim loại. Cuối cùng đem
rót kim loại vào khuôn, dỡ khuôn
và thu nhận vật đúc.


6.6 Đúc trong khuôn mẫu chảy
:
6.6.1 Khái niệm:
Đúc mẫu chảy là phương pháp chế tạo khuôn dùng mẫu bằng vật liệu dễ chảy.
Mẫu này có thể chảy ra để tạo thành lòng khuôn đúc do nhiệt hoặc hoà tan trong dung
môi. Do khả năng chế tạo vật đúc chính xác nên còn gọi là phương pháp đúc chính xác.
Phương pháp này có đặc điểm:
- Vì không cần mặt phân khuôn, không phải chế tạo lõi riêng ( lõi liền với khuôn)
nên có thể đúc được những vật đúc rất phức tạp.
- Đúc được những hợp kim khó chảy như thép không rỉ, thép gió v.v…
Hình 1-80
Quá trình chế tạo
khuôn vỏ mỏng.
1.Mẫu kim loại
2. Chổi quét 3. Dây
điện trở 4.Thùng
chứa 5.Hỗn hợp
nhựa 6. Vỏ khuôn
7. Chốt đẩy.

b)

a)

c)
e)


g)
d)
f)

Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

94

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt vật đúc rất cao ( cấp II,III; R
z
tới 2,5 m ) vì: độ
chính xác của mẫu chảy lớn, không có mặt phân khuôn nên không có sự sai lệch khuôn và
khuyết tật do lắp khuôn gây ra, không có nguyên công rút mẫu nên giảm được sai số do
việc rút mẫu, rót kim loại lỏng vào khuôn đã được nung nóng nên giảm ứng suất nhiệt do
đó vật đúc ít bò nứt, cong vênh.
- Nhưng cường độ lao động cao, chu trình sản xuất dài, giá thành chế tạo khuôn
cao.
Đúc trong khuôn mẫu chảy được dùng nhiều trong sản xuất hàng loạt để chế tạo
các dụng cụ ( như dao phay, dao chuốt…), chế tạo các loại bánh răng, líp xe đạp, đóa xe
máy, các phụ tùng trong máy nổ, máy may.
6.6.2 Công nghệ chế tạo vật đúc trong khuôn mẫu chảy:

Quá trình công nghệ đúc trong khuôn mẫu chảy gồm những bước sau đây:
a. Chế tạo mẫu gốc: ( hình 1-81 a).
Mẫu gốc có hình dạng giống hệt vật đúc, mẫu gốc dùng để chế tạo khuôn ép. Vật
liệu để chế tạo mẫu gốc có thể là thép, đồng thau, gỗ, chất dẻov.v…Phương pháp chế tạo
mẫu gốc giống như chế tạo mẫu thông thường ( đúc, gia công cơ khí…). Khi chế tạo mẫu
gốc cần phải tính đến độ co và lượng dư của mẫu gốc, lượng dư và độ co của khuôn ép, độ
co của vật đúc…Một số nơi dùng ngay chi tiết làm mẫu gốc nhưng như thế không chính
xác.
b. Chế tạo khuôn ép: ( hình 1-81 b).
Khuôn ép có thể làm bằng kim loại, chất dẻo, xi măng hoặc thạch cao. Chế tạo
khuôn ép được tiến hành bằng gia công áp lực, đúc, gia công cơ khí ( hiện nay hay dùng
phương pháp gia công bằng tia lửa điện, phay CNC…) hoặc đúc rồi gia công cơ khí. Kết
cấu của khuôn ép thường chia làm hai nửa khuôn ( để dễ lấy mẫu chảy ra khỏi khuôn ép),
có hệ thống rót để rót mẫu chảy vào khuôn. Yêu cầu chế tạo khuôn ép chính xác và nhẵn
bóng vì nó quyết đònh độ bóng, độ chính xác của mẫu chảy.
Hình 1
-
81
Quá trình đúc trong khuôn mẫu chảy.

Truong DH SPKT TP. HCM

Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

95

c. Chế tạo vật liệu dễ chảy: (hình 1-81c).
Vật liệu dễ chảy bao gồm nhựa thông, sáp, parafin, stêarin. Thành phần vật liệu dễ
chảy thường dùng như sau:
70% nhựa thông + 20% sáp + 10% parafin.
Hoặc 30% paraphin + 70% stêarin.
Nhiệt độ chảy của vật liệu dễ chảy thường là 50  90
0
C. Yêu cầu vật liệu dễ chảy
không được mềm ra ở nhiệt độ dưới 30  35
0
C, đồng thời phải có tính chảy loãng để điền
đầy khuôn ép.
Người ta nấu vật liệu dễ chảy trong lò nồi, điện trở hoặc cảm ứng. Khi nấu cần
phải quấy đều và gạt bỏ những tạp chất khác nổi trên vật liệu dễ chảy.
d. Chế tạo mẫu chảy: ( hình 1-81 d).
Ép vật liệu dễ chảy vào khuôn ép với áp suất khoảng 2 at. Để nguội cho mẫu đông
đặc rồi mở khuôn ép, lấy mẫu và sửa mẫu ( hình 1-81 e).
e. Lắp một số mẫu với nhau thành một nhóm mẫu chảy có chung hệ thống rót
( hình 1-81 g). Mục đích để tăng năng suất đúc.
g. Chế tạo khuôn: ( hình 1-81 h, i).
Nhúng mẫu vào hỗn hợp dung dòch chòu nhiệt là: 90% bột cát thạch anh + 7% cao
lanh + 3% graphit trộn với dung dòch 20% nước thủy tinh + 80% nước. Thường sơn 2
 3
lần đối với mẫu nhỏ, 7  8 lần đối với mẫu lớn. Sau mỗi lần nhúng mẫu ta nhúng phủ một
lớp cát thạch anh (cỡ hạt lớn dần 0,1  1mm) và sấy ngoài không khí trong 30 40 phút.

Chiều dày lớp phủ cần bảo đảm là 1  1,5mm ( hình 1-81 h).
Đem nhóm mẫu đã được phủ lớp cát chòu nhiệt nhúng vào nước nóng hoặc hơ nóng
ở nhiệt độ 80  90
0
C làm mẫu chảy ra ngoài và ta thu được lòng khuôn.
h. Sấy khuôn:
Sấy khuôn trong lò ở nhiệt độ 850  900
0
C để đốt cháy hợp chất dễ chảy còn sót
lại đồng thời tăng độ bền và tăng tính thông khí cho khuôn.
i. Nấu chảy kim loại, rót kim loại vào khuôn, dỡ khuôn và làm sạch vật đúc.
Ngày nay có thể kết hợp công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping Technology
- RPT) và công nghệ đúc trong khuôn vỏ mỏng sẽ rút ngắn thời gian gia công, giảm giá
thành sản phẩm, đặc biệt với các chi tiết có hình dáng phức tạp. (Công nghệ đúc chính xác
và nhanh nhờ công nghệ tạo mẫu nhanh SLA).
Truong DH SPKT TP. HCM
Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh