phân tích quy trình chế tạo chân vịt trong nước hiện nay

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn đến thầy giáo
Trần Gia Thái đã quan tâm hướng dẫn tận tình và động viên em thực hiện đề tài
này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các Thầy Cô. Đặc biệt là các
Thầy Cô trong bộ môn Tàu Thuyền thuộc khoa cơ khí Trường Đại Học Nha Trang
đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em
trong quá trình học tập vừa qua.
Ngoài ra em xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô quản lý thư viện trường đã
tạo điều kiện cho em được sử dụng tài liệu một cách tốt nhất. Công Ty Cổ Phần
Đóng Sửa Nhà Bè đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được thực tập tốt nghiệp.
Trong quá trình làm đề tài này nếu không có sự giúp đỡ của bạn bè và người thân
thì em không thể hoàn thành được công việc như ngày hôm nay.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả các quý thầy cô và tất cả bạn bè
đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
- 1 -
MỤC LỤC

Trang
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 5
1.1 TỔNG QUAN 6
1.2 GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIỆN CỨU 7
1.3 ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC VÀ NGUYÊN LÝ
LÀM VIỆC CỦA CHÂN VỊT 7
1.3.1Đặc điểm hình học của chân vịt 7
1.3.1.1 Cấu tạo chân vịt 9
1.3.1.2 Các thông số đặc trưng của chân vịt 11
1.3.2 Nguyên lý làm việc của chân vịt 12
1.4 THỰC TRẠNG CÔNG TÁC CHẾ TẠO
CHÂN VỊT TRONG NƯỚC HIỆN NAY 14

1.4.1 Các cơ sở chế tạo chân vịt trong nước 14
1.4.2 Quy mô sản xuất chân vịt trong nước 14
1.4.3 Đặc điểm của công nghệ chế tạo chân vịt trong nước hiện nay 15
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHÂN VỊT
TRONG NƯỚC HIỆN NAY 16
2.1 CHUẨN BỊ CƠ SỞ ĐÚC 18
2.1.1 Nhà xưởng đúc 18
2.1.2 Lò nồi nấu vật liệu 18
2.1.3 Vật liệu đúc 19
2.1.3.1 Các vật liệu được sử dụng để chế tạo chân vịt theo lý thuyết 19
2.1.3.2 Vật liệu chế tạo chân vịt hiện nay 23
2.1.3.3 Phương pháp chế tạo 23
2.2 TẠO MẪU ĐÚC CHÂN VỊT 23
2.2.1 Lập bản vẽ mẫu 23
- 2 -
2.2.2 Tạo mẫu đúc chân vịt 26
2.3 KĨ THUẬT ĐÚC CHÂN VỊT 30
2.3.1 Chế tạo khuôn đúc 30
2.3.2 Vật liệu làm khuôn đúc bằng cát 30
2.3.3 Hòm khuôn và dụng cụ làm khuôn 33
2.3.4 Nấu và rót vật liệu 41
2.3.5 Phá khuôn, làm sạch vật đúc 43
2.4 GIA CÔNG CHÂN VỊT SAU KHI ĐÚC 44
2.4.1 Gia công cơ khí 44
2.4.2 Gia công nhiệt 49
2.4.3 Yêu cầu về gia công 50
2.5 HOÀN THIỆN SẢN PHẨM 51
2.5.1 Kiểm tra các thông số 51
2.5.2 Kiểm tra tính cân bằng của chân vịt 52
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC ƯU NHƯỢC ĐIỂM

VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP 54
3.1 ƯU ĐIỂM CỦA QUY TRÌNH ĐÚC HIỆN NAY 55
3.2 NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUY TRÌNH ĐÚC HIỆN NAY
VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 55
CHƯƠNG IV: THẢO LUẬN 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
- 3 -
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây ngành công nghiệp đóng tàu ở nước ta phát triển
rất mạnh mẽ. Nó tác động rất lớn đến sự phát triển kinh tế xã hội, đồng thời có ý
nghĩa cực kì quan trọng về an ninh quốc phòng. Vì vậy việc đầu tư phát triển ngành
đóng tàu là một yêu cầu tất yếu và rất thiết thực.
Trước những nhu cầu đó, trường đại học Nha Trang là một trong những
trung tâm đào tạo mũi nhọn của nước ta, trong đó có ngành cơ khí tàu thuyền với
đội ngũ cán bộ nghiên cứu và giảng dạy sáng tạo đầy nhiệt huyết đã đào tạo hàng
ngàn kỹ sư tại đây tỏa về khắp mọi miền đất nước góp phần không nhỏ trong sự
nghiệp phát triển ngành thủy sản nói riêng và ngành kinh tế nói chung.
Trong chiến lược chung của trường em được giao một đồ án tốt nghiệp:
“Phân tích quy trình chế tạo chân vịt trong nước hiện nay”
Một đề tài thật hay và bổ ích nhưng không kém phần hấp dẫn sáng tạo mang
tính thực tế trong sản xuất. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể là một đóng góp
nhỏ trên con đường hiện đại hóa cơ sở vật chất cũng như nâng cao chất lượng hiệu
quả nghiên cứu khoa học.
Sau một thời gian tìm hiểu, được sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn,
cũng như sự động viên tạo điều kiện giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè, em đã thực
hiện theo yêu cầu của đề tài. Song do điều kiện còn nhiều hạn chế nên quá trình
nghiên cứu không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đón nhận những ý kiến
đóng góp của các thầy, cùng bạn bè để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn.
Nhân dịp này cho em gửi lời biết ơn chân thành nhất đến thầy hướng dẫn:
Trần Gia Thái, cũng như các thầy cô, những người làm việc ở các phòng ban, bạn bè…

đã hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài này trong thời gian qua.
Nha Trang, tháng 4 năm 2007
Sinh viên thực hiện
Vũ Văn Loát
- 4 -
- 5 -
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1TỔNG QUAN
Như chúng ta đã biết tàu thủy là công trình kỹ thuật phức tạp bao gồm ba bộ
phận chính là động cơ – vỏ tàu và chân vịt, trong đó chân vịt là một bộ phận quan
trọng làm nhiệm vụ chuyển công suất động cơ thành lực đẩy để khắc phục sức cản
vỏ tàu nhằm đẩy tàu chuyển động. Do đó chân vịt có ảnh hưởng rất lớn đến mức độ
an toàn và hiệu quả khai thác của liên hợp nên vấn đề tính toán và chế tạo chính xác
chân vịt theo các thông số thiết kế đã tính có ý nghĩa rất quan trọng nên đã và đang
được nhiều nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Riêng ở các nước có ngành
đóng tàu phát triển, đa số các tàu đều thiết kế chuẩn hóa theo mẫu theo đó chân vịt
cũng được sản xuất hàng loạt theo những mẫu đã được thử nghiệm trước nên
thường tính toán và chế tạo chân vịt theo công nghệ CAD/CAM trên các máy
chuyên dụng.
Tuy nhiên, vì nhiều lý do về mặt công nghệ, giá thành và nhất là do tính đơn lẻ
trong sản xuất nên công nghệ chế tạo chân vịt hiện đại này hầu như chưa được áp
dụng ở nước ta hiện nay. Thực tế nhận thấy, việc tính toán và thiết kế chân vịt tàu
nói chung và tàu đánh cá nói riêng ở nước ta hiện nay thường chỉ được thực hiện
theo những mẫu chân vịt có sẵn hoặc sử dụng những chân vịt lắp sẵn theo máy và
chế tạo chân vịt theo cách thủ công bằng công nghệ đúc đơn chiếc trong khuôn gỗ
hay khuôn cát và tiến hành gia công trên máy công cụ thông thường.
Việc chế tạo chân vịt theo công nghệ này có các nhược điểm chính như sau:
- Độ chính xác và độ nhám bề mặt chân vịt thường không đạt yêu cầu, do đó
phải qua giai đoạn gia công tinh và đánh bóng nên mất nhiều thời gian, công sức,
phụ thuộc tay nghề công nhân và trong nhiều trường hợp chân vịt có thể không phù

hợp chân vịt có thể không phù hợp với tàu.
- Để chế tạo ra mỗi chân vịt, trước tiên phải cần chế tạo một chân vịt mẫu và
một khuôn đúc nên giá thành còn cao.
- Hạn chế việc chế tạo các mẫu chân vịt có đường kính lớn và có yêu cầu độ
chính xác cao như chân vịt của các tàu cao tốc, tàu cánh ngầm v v…
- Sau khi chế tạo, không thể sửa chữa được khi chân vịt không phù hợp với tàu
- 6 -
thiết kế
Từ những trình bày trên đây chúng tôi đề xuất thực hiện đề tài “Phân tích quy
trình chế tạo chân vịt trong nước hiện nay” với mục tiêu khảo sát thực tế chế tạo
chân vịt tại các cơ sở để phân tích và đánh giá các ưu nhược điểm của quá trình chế
tạo chân vịt ở nước ta hiện nay và dựa trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp khả thi để
phần nào có thể khắc phục được các nhược điểm của công nghệ chế tạo truyền
thống như đã nêu.
1.2 GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
Giới hạn nội dung: Hiện nay ở nước ta chủ yếu là cơ sở chế tạo chân vịt cỡ nhỏ và
áp dụng cho tàu cá
1.3 ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CHÂN VỊT.
1.3.1 Đặc điểm hình học của chân vịt
Cánh chân vịt được hình thành từ mặt xoắn ốc có bước xoắn không đổi hoặc
thay đổi, do đó để tìm hiểu đặc điểm hình học cánh chân vịt, cần tìm hiểu đặc điểm
mặt xoắn ốc.
• Đường xoắn ốc và mặt xoắn ốc.
- Đường xoắn ốc là quỹ tích của điểm A di chuyển dọc theo bề mặt hình trụ bán
kính r, thực hiện cùng lúc 2 chuyển động, chuyển động tịnh tiến dọc trục hình trụ
với tốc độ V và chuyển động quay quanh trục hình trụ với tốc độ góc w (hình 1.1).
- Bước xoắn H là quãng đường điểm A chuyển động được sau khi quay đúng
một vòng.
- Duỗi thẳng đường xoắn ốc trên mặt phẳng thành tam giác bước xoắn.
- Hai thông số đặc trưng cho đường xoắn ốc.

+ Bước xoắn H
+ Góc bước xoắn
ϕ
xác định theo công thức
r
H
tg
π
ϕ
2
=
- 7 -

Hình 1.1
- Mặt xoắn ốc là mặt hình thành khi đoạn thẳng ab thực hiện cùng lúc hai
chuyển động, chuyển động dọc theo trục hình trụ bán kính r với vận tốc chuyển
động tịnh tiến là và chuyển động xoay quanh trục hình trụ đó với vận tốc góc w
không đổi (hình 1.2).
- Mặt cánh chân vịt là do hai mặt xoắn ốc có chung đường giao nhau tạo nên
(hình 1.3). Cánh chân vịt có hai cạnh (mép), cạnh đi trước theo chiều quay chân vịt
khi tàu chạy tới là cạnh dẫn, cạnh còn lại là cạnh theo. Mặt cánh nằm về phía đi tới
của tàu gọi là mặt hút, mặt còn lại là mặt đẩy (hay mặt đạp).
Hình 1.2 Hình 1.3
1.3.1.1 Cấu tạo chân vịt
- Chân vịt có cấu tạo gồm 2 bộ phận chính: củ chân vịt và cánh chân vịt
+ Cấu tạo củ chân vịt:
Củ chân vịt là một khối côn trụ thường được đúc liền với cánh có cấu tạo như
(hình 1.4). Ở giữa củ chân vịt có lỗ hình côn (hoặc ren) và xẻ rãnh then dùng để lắp
vào bề mặt côn của trục chân vịt bằng then.
- 8 -

Hình1.4: Cấu tạo củ chân vịt
Trên hình 1.4 1. Rãnh then.
2. Bề mặt côn trong củ chân vịt.
3. Gốc cánh chân vịt.
4. l: Chiều dài củ chân vịt.
5. d
o
là đường kính trung bình của chân vịt.
+ Cánh chân vịt:
- Căn cứ vào đường bao mà người ta phân loại chân vịt có 2 dạng cánh khác
nhau. Trên hình 1.5 biểu diễn 4 dạng cánh thường được sử dụng:
• Cánh chân vịt hẹp đối xứng (hình 1.5a)
• Cánh chân vịt hẹp không đối xứng (hình 1.5b).
• Cánh chân vịt rộng đối xứng (hình 1.5c).
• Cánh chân vịt rộng không đối xứng (hình 1.5d).
- 9 -


Hình 1.5: Các dạng cánh chân vịt
c. Prôfin cánh
- Prôfin cánh là tiết diện của cánh chân vịt bị cắt bởi một mặt trụ đồng trục với
trục chân vịt.
- Chiều dày prôfin cánh chính là chiều dày của tiết diện tại bán kính đã cho.
- Prôfin cánh chân vịt được chế tạo dựa trên 3 dạng phổ biến, được biểu diễn
như trên hình ( hình 1.6)
• Prôfin hình bán nguyệt (hình 1.6a).
• Prôfin dạng cánh máy bay (hình 1.6b).
• Prôfin dạng đặc biệt (hình 1.6c).
- 10 -
Hình 1.6: Các dạng profin cánh chân vị

Cấu tạo đầy đủ cánh chân vịt được thể hiện trên (hình 1.7)

Hình 1.7: Cấu tạo chân vịt
Trong đó:
- Q là chiều quay của chân vịt.
- T là chiều tiến của tàu.
1. Lõi chân vịt. 6. Mặt đạp nước
2. Lỗ côn lắp trục chân vịt. 7. Mặt hút.
- 11 -
3. Rãnh then. 8. Đỉnh cánh.
4. Cánh chân vịt. 9. Cạnh dẫn.
5. Mặt cắt cánh (profin cánh). 10. Cạnh theo.
1.3.1.2 Các thông số đặc trưng của chân vịt.
Một chân vịt được đặc trưng bởi các thông số sau:
- Kiểu loại chân vịt: Định bước hay biến bước.
- Số cánh chân vịt: Z.
- Đường kính chân vịt: D = 2R.
- Đường kính trung bình củ chân vịt: D
o
.
- Tỷ số bước xoắn: H/D.
- Tỷ số mặt đĩa:
θ
.
- Độ nghiêng của cánh chân vịt: m
r
(và góc
γ
r
).

- Chiều quay của chân vịt.
1.3.2 Nguyên lý làm việc của chân vịt
- Cánh chân vịt làm việc theo nguyên lý cánh chịu tải, thực hiện cùng lúc 2
chuyển động chuyển động theo tàu với tốc độ tịnh tiến Vp và chuyển động quay
với tốc độ quay n.
- Do đó khi xét phân tố cánh ở bán kính r và xem chân vịt đứng yên, theo
nguyên tắc chuyển động tương đối sẽ thấy các dòng chất lỏng chạy đến phân tố
cánh như sau.
- Dòng chất lỏng chạy với vận tốc Vp do chân vịt chuyển động tịnh tiến cùng
với tàu
- Dòng chất lỏng chạy ngược chiều quay chân vịt do chuyển động quay của
chân vịt với vận tốc vòng là ω = 2πrn (n - tốc độ quay của chân vịt trong 1 giây)
- 12 -

Hình 1.2
- Các dòng chất lỏng phụ
+ Dòng chất lỏng tốc độ ∆V bị đẩy lùi ra sau khi chân vịt hoạt động
+ Dòng chất lỏng tốc độ ω∆ bị cuốn theo chuyển động quay của chân vịt
Vận tốc tổng hợp W của dòng chất lỏng nghiêng phân tố cánh góc α (góc tiến)
- Do phân tố cánh chân vịt đặt nghiêng với phương dòng chất lỏng chạy đến góc
α nên trên phân tố xuất hiện lực nâng dY vuông góc vận tốc W và lực cản dX
song song vận tốc W.
- Chiếu các lực này lên hai phương vuông góc Lực đẩy dP = dPY – dPx
Lực cản dQ = dQY – dQx

- 13 -

Hình 1.3
Xét trên toàn bộ chân vịt sẽ nhận được lực đẩy P và mômen cản M như sau:
P = z

Pd
R
r
o
∫
M = z
Qrd
R
r
o
∫
Trong đó:
z - số cánh chân vịt.
r
o
– bán kính đo ở gốc cánh chân vịt.
R – bán kính đo ở đỉnh cánh chân vịt.
- Trong nghiên cứu thực nghiệm mô hình chân vịt ở bể thử thường tính lực đẩy
P và mômen cản M theo hệ số lực đẩy K
1
và hệ số mômen K
2
như sau:
- Hệ số lực đẩy: K
1
=
42
Dn
P
ρ

- Hệ số mômen: K
2
=
52
Dn
M
ρ
Trong đó:
D – đường kính chân vịt (m).
n – tốc độ quay của chân vịt trong 1 giây (s
-1
).

ρ
– khối lượng riêng chất lỏng
1.4 THỰC TRẠNG CÔNG TÁC CHẾ TẠO CHÂN VỊT TRONG NƯỚC
HIỆN NAY.
- 14 -
1.4.1 Các cơ sở chế tạo chân vịt trong nước.
- Hiện nay các cơ sở chế tạo chân vịt ở nước ta còn ít. Phần lớn các cơ sở chế
tạo chân vịt đều tập trung tại thành phố Hồ Chí Minh, Biên Hòa. Các cơ sở của nhà
nước chế tạo chân vịt như Công Ty Đóng Sửa Nhà Bè, Nhà Máy Liên Hợp Ba Son,
Nhà Máy Đóng Tàu Sài Gòn, Xí Nghiệp Cơ Khí Thủy Sản 3.
- Ở miền Bắc và miền Trung: việc chế tạo chân vịt được chế tạo ở các cơ sở sửa
chữa và đóng mới tàu thuyền như nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, nhà máy đóng tàu
Sông Lô, nhà máy đóng tàu Hạ Long… Ngoài ra việc chế tạo chân vịt còn được
thực hiện ở các cơ sở đúc tư nhân thường được tập trung ở những nơi có cảng, hay
ven các vùng khai thác thủy sản.
1.4.2 Quy mô sản xuất chân vịt trong nước.
Do tàu thuyền ở nước ta hiện nay chủ yếu là tàu cỡ nhỏ, dùng để khai thác thủy hải

sản ven bờ, mặc dù chủ trương của nhà nước đang khuyến khích nhân dân đóng các
tàu đánh cá cỡ lớn dùng để đánh bắt xa bờ nhưng số lượng chưa nhiều. Vì vậy qui
mô sản xuất chân vịt cũng phụ thuộc tình trạng này. Đối với các chân vịt có đường
kính nhỏ (D <1000 mm), thường chế tạo hàng loạt theo các mẫu chân vịt đã thử
nghiệm thành công. Còn chân vịt có đường kính lớn (D >1000 mm) có qui mô sản
xuất đơn chiếc và được sản xuất theo đơn đặt hàng.
Trước những khó khăn về tài liệu, điều kiện nghiên cứu, cơ sở vật chất,… nên
công tác chế tạo chân vịt ở nước ta còn chưa được chú trọng và thực hiện đồng bộ.
Đa số tàu đóng mới chưa thực hiện vấn đề thiết kế và chế tạo chân vịt, hầu hết lắp
các máy có kèm theo chân vịt, hoặc lắp chân vịt theo kinh nghiệm dựa trên mẫu có
sẵn của các cơ sở đóng tàu.
Các cơ sở sản xuất tư nhân có quy mô sản xuất nhỏ thường chỉ thực hiện một
công đoạn trong qua trình chế tạo, việc thiết kế tạo mẫu do khách hàng đảm nhiệm
hoặc được thực hiện ở các cơ sở nhà nước đủ chức năng thiết kế.
Các cơ sở của nhà nước chế tạo chân vịt như Công Ty Đóng Sửa Nhà Bè, Nhà Máy
Liên Hợp Ba Son, Nhà Máy Đóng Tàu Sài Gòn, Xí Nghiệp Cơ Khí Thủy Sản 3. Ở
các cơ sở này được trang bị đầy đủ các trang thiết bị phục vụ cho công việc thiết kế
- 15 -
cũng như chế tạo chân vịt nên có thể đảm nhận tất cả các công đoạn trong quá trình
sản xuất chân vịt thành phẩm. Từ khâu thiết kế đến khâu đúc và gia công cơ, kiểm
tra, cân bằng để cho ra sản phẩm chân vịt hoàn chỉnh. Sản phẩm của các cơ sở này
sản xuất có bán trên thị trường ở các tỉnh ven biển.
Mặt khác chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc vào tay nghề, công nghệ đúc dựa
theo kinh nghiệm từ mẫu chân vịt ở dân gian. Từ các nguyên nhân trên nên chân vịt
đúc ra chưa thật tốt, các thông số chưa thật chính xác. Do đó chưa tận dụng tốt nhất
sự phù hợp giữa máy- thân tàu- chân vịt, có thể là chân vịt phù hợp với máy nhưng
có thể chưa thật phù hợp với đường hình của thân tàu.
1.4.3 Đặc điểm của công nghệ chế tạo chân vịt trong nước hiện nay.
- Phương pháp chế tạo: Chủ yếu theo phương pháp đúc.
- Đặc điểm chân vịt chế tạo: đa số chân vịt chế tạo hiện nay là chân vịt định

bước, có 3 hoặc 4 cánh, chiều quay trái hoặc quay phải tùy thuộc vào chiều quay
của động cơ sử dụng. Vật liệu được chế tạo chủ yếu là đồng thau, chân vịt gang và
thép chiếm tỷ lệ thấp đa số là làm theo đơn đặt hàng của khách hàng. Độ bóng đạt
được trên cánh chân vịt là: (∇3
÷
∇7).
- 16 -
Kết quả khảo sát thực tế tại cơ sở chế tạo chân vịt trong nước hiện nay có thể
tóm tắt quy trình chế tạo chân vịt dưới dạng sơ đồ như hình 2.1
- 17 -
CHƯƠNG II
QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHÂN
VỊT TRONG NƯỚC HIỆN NAY
Chuẩn bị cơ sở cho
việc chế tạo
Dụng cụ đúc
Lò nồi nấu vật liệu
Lập nhà xưởng
Vật liệu đúc
Lập bản vẽ thiết kế
đuucs
Hình 2.1: Quy trình chế tạo chân vịt
2.1 CHUẨN BỊ CƠ SỞ ĐÚC
Việc chuẩn bị đầy đủ cơ sở vật chất có vai trò rất quan trọng trong quy trình
đúc. Khi ta có chuẩn bị đầy đủ các cơ sở vật chất, thiết bị thì mới thực hiện tốt được
các bước tiếp theo trong quy trình.
2.1.1 Nhà xưởng đúc
Quá trình sản xuất đúc trải qua nhiều công đoạn và phải được ở một xưởng đúc,
do đó nhà xưởng đúc phải phân thành nhiều khu vực như: phân xưởng mẫu và kho
dụng cụ, kho vật liệu làm khuôn, kho nguyên liệu, khu vực nấu luyện kim loại, khu

vực đúc, hồ nước dùng cho việc sàng lọc hỗn hợp tạo cát làm khuôn, làm nguội vật
đúc và dùng để chữa cháy,…
- 18 -
Tạo mẫu chân vịt đúc
Chế tạo mẫu đúc
Tiến hành đúc chân vịt
Phá khuôn và làm sạch vật đúc
Nấu và rót vật liệu
Làm khuôn đúc
Gia công củ chân vịt
Cạo xỉ hàn đắp
Gia công chân
vịt sau khi đúc
Mài cánh chân vịt
Đánh bóng bề mặt
Gia công nhiệt: ram vật liệu
Gia
công
cơ
khí
Hoàn thiện sản phẩm
Đóng mác chế tạo và ngày sản xuất
Kiểm tra tính cân bằng của chân vịt
Kiểm tra các thông số:
θ
, H/D

Nhà xưởng đúc phải bảo đảm các yêu cầu sau:
- Nhà xưởng đúc phải trang bị quạt, hệ thống thông gió, đèn chiếu sáng.
- Lối đi phải bảo đảm cho việc đi lại dễ dàng giữa hai hàng khuôn trong khi di

chuyển bằng tay, cụ thể là lối đi chung của xưởng phải rộng trên 2m, lối đi giữa hai
hàng khuôn đúc phải rộng trên 1m20
- Nền xưởng phải bằng phẳng, khô ráo.
- Kiến trúc của xưởng không được dùng cấu kiện gỗ và không được bố chất dễ
cháy trong nhà xưởng
- Giữa lò nấu và thùng chứa phải ngăn bằng vật liệu chống cháy.
2.1.2 Lò nồi nấu vật liệu.
Hợp kim đồng có thể nấu bằng lò nồi, lò ngọn lửa, lò hồ quang và lò cảm ứng.
Nấu bằng lò nồi và lò ngọn lửa có nhược điểm tiêu tốn nhiên liệu nhiều và tỉ lệ
cháy hao mòn kim loại cao. Tốt nhất là nấu bằng lò điện hồ quang hoặc lò cảm ứng.
Ở các cơ sở chế tạo chân vịt hiện nay thường được trang bị lò nấu theo kiểu lò
nồi đốt bằng dầu và khí.

Hình 2.2: Lò nồi đốt cháy bằng dầu và khí
Cấu tạo của lò được trình bày trên hình 2.2, gồm lớp vỏ thép bao bên ngoài lớp
gạch chịu lửa, giữa lò đặt nồi nấu, hạn chế khí cháy tiếp xúc với kim loại lỏng
người ta dùng nắp đậy.
- 19 -
Hệ thống cung cấp hỗn hợp khí cháy: hỗn hợp khí cháy được sử dụng là hỗn
hợp dầu cặn và không khí. Dầu cặn thường được chứa trong két và lò có đặt tấm
chống cháy (cách nhiệt). Nhiên liệu được dẫn đến lò qua hệ thống ống và van
không khí được cung cấp từ miệng ra cửa quạt gió, thường sử dụng quạt ly tâm
được thổi vào buồng trộn hỗn hợp bằng ống dẫn cao su. Tại buồng trộn hỗn hợp,
trước khi dẫn hỗn hợp khí cháy vào lò để đốt, dòng khí do quạt gió tạo ra có áp lực
lớn sẽ tới các hạt dầu tạo nên một hỗn hợp dễ cháy được đưa vào lò đốt.
2.1.3 Vật liệu đúc
2.1.3.1 Các vật liệu được sử dụng để chế tạo chân vịt theo lý thuyết.
Vật liệu thường dùng để chế tạo chân vịt đó là: đồng thau, thép không rỉ, thép
các-bon hoặc gang. Đồng thau thường dùng cho chân vịt tàu biển thường xuyên
hoạt động ở vùng nước mặn.

Gang thường dùng cho tàu biển và tàu sông
Các vít, bu lông lắp ghép cánh chân vịt phải được chế tạo bằng thép hợp kim
hoặc thép rèn. Nếu kết cấu có giới hạn bền không nhỏ hơn 50KG/mm
2
thì nên dùng
thép không gỉ.
Để xác định đặc tính cơ học của vật liệu, thì mẫu vật để thử nghiệm phải lấy
cùng một phôi đúc chân vịt.
Vật liệu chủ yếu dùng cho chân vịt đúc liền:
• Đồng thau mangan – sắt kí hiệu ЛΜ
U
Ж 55- 3-1
Là loại đồng có tính khử kẽm có thể nứt rạn dưới tác dụng của ngoại lực. Dưới
tác dụng của lực tĩnh và lực theo chu kì, hệ số sức bền thấp hơn đồng pha nhôm. Có
thể cho chân vịt cấp cao lắp trên các tàu hoạt động ở vùng biển có băng không cao
hơn loại B
2
. Chân vịt phải được bao vệ tránh dòng điện phân. Khi tháo lắp không
được đốt nóng (nhất là bằng tia lửa điện hở).
Trong sửa chữa nếu phải hàn và đốt nóng để kiểm tra thì sau đó phải gia công
nhiệt: ram ở nhiệt độ 350
o
- 400
o
C (xem yêu cầu và gia công nhiệt chân vịt). Khi hàn
khuyết tật phải dùng que hàn cùng loại vật liệu như chân vịt.
• Đồng thau nhôm – sắt kí hiệu ЛAΜ
U
Ж 67.5.2.2
- 20 -

Loại này có sức bền lớn hơn đồng ЛΜ
U
Ж 55- 3-1. Không bị gỉ, nhưng trong
quá trình sử dụng cũng bị xâm thực ở vùng cánh, và nếu không có thiết bị bảo vệ
thì có hiện tượng khử kẽm.
Dùng để chế tạo chân vịt cao cấp cho các tàu lướt, xuồng chạy nhanh. Hàn các
khuyết tật bằng que hàn cùng mác vật liệu như chân vịt và sau đó ram ở nhiệt độ
500 – 550
o
C. Thời gian ram tùy thuộc vào đường kính chân vịt.
• Đồng thanh nhôm – niken – sắt, kí hiệu БpΑЖH 9.4.4 và đồng mangan
– nhôm – kẽm kí hiệu “HeBa 60” và “He Ba 70”
Đây là các loại vật liệu có nhiều đặc tính tốt nhất so với các loại vật liệu hợp
kim màu chế tạo chân vịt cho các tàu chạy biển với tốc độ > 15 HL/h. Các loại vật
liệu này được áp dụng rộng rãi nhất cho các tàu biển lớn thuộc loại B
3
, B
4
và B
1
hoạt động ở vùng biển băng. Các khuyết tật được hàn bằng que hàn đồng
БpΑЖH 9.4.4.
• Thép cacbon kí hiệu 25Л
Là loại thép dễ đúc và gia công cơ, nhưng tính chống gỉ kém. Thường chỉ dùng
chế tạo chân vịt cho tàu thông thường và tàu sông. Trường hợp đặc biệt mới dùng
cho tàu biển.
Thép không gỉ kí hiệu 1X14HДЛ.
Có sức bền cao, chống ăn mòn tốt, nhưng sức bền mỏi do ăn mòn lại không cao.
Dùng chế tạo chân vịt loại cao cấp và thông thường.
Trong khi chế tạo, nếu phải hàn các khuyết tật thì phải tiến hành sau khi đã ram

đến khi gia công nhiệt xong. Trong sửa chữa thì được phép đốt nóng cục bộ đến
1060
o
±
100
o
C trong 4 giờ và làm nguội bằng không khí. Sau khi hàn các khuyết tật,
không phải gia công nhiệt, trừ trường hợp hàn ở cánh.
• Thép mangan không gỉ kí hiệu 0X16H4Л9AДФ
- 21 -
Loại vật liệu này dùng để chế tạo chân vịt, tùy thuộc vào công dụng, loại tàu,
tốc độ và đường kính chân vịt.
- 22 -
Bảng 3 - Thành phần hóa học và đặc tính của hợp kim đồng dùng chế tạo chân vịt
Ký hiệu vật
liệu Nga
Thành phần hóa học % Đặc tính cơ học Quy định
mẫu thử
Man
gan
Mn
Sắt
F
e
Nhôm
Al
Niken
Ni
Kẽm
Zn

Tổng
hợp
chất
khác
Đồng
Cu
Giới
hạn
bền
B
σ
KG/mm
2
Giới
hạn
bền
2.0
σ
KG/m
m
2
Dãn
nở
dài
tương
đối
δ
%
Góc
uốn

ϕ
độ
Đồng
-Mangan-Sắt
ЛΜ
U
Ж 55-
3-1
3 – 4 0,5-
1,5 _ _
Còn
lại
1 53
÷
58
48
_
20 30
Đúc mẫu
thử riêng
hoặc đúc
thêm một
đoạn dài
làm mẫu
thử
Đồng-Nhôm-
Sắt
ЛAΜ
U
Ж

67.5.2.2
2 – 3 2- 3 5-6 _
Còn
lại
1 67
÷
70
62 _ 12 25
Đúc mẫu
thử riêng
Đồng-Nhôm-
Sắt-Niken
БpΑЖH
9.4.4
< 1 4 -5 8,6-9,6 4-5
_
0,8 Còn lại 66
22
16
_
Đúc mẫu
thử riêng
Đồng đặc biệt
HeBa70
HeBa60
14,6
÷
15,5
14
÷

15,5
2,5
÷
3,5
2,5
÷
3,5
7,1
÷
7,5
6,6
÷
7
1,5
÷
2,
5
1,5
÷

2,5
1,5
÷
2,5
1,5
÷
2,5
0,5
0,5
Còn lại

Còn lại
70
62
30
28
16
20
_
_
Đúc mẫu
thử riêng
- 23 -
2.1.3.2 Vật liệu chế tạo chân vịt hiện nay.
Trên thực tế hiện nay ở các cơ sở hầu như vật liệu chế tạo chân vịt là đồng phế
liệu. Khi mua đồng phế liệu về là nấu chứ không qua kiểm nghiệm.
Hình 2.3: Đồng phế liệu trước khi nấu
2.1.3.3 Phương pháp chế tạo
Tùy từng loại vật liệu được sử dụng mà ta có phương pháp chế tạo khác nhau.
Đối với đồng thau và gang xám, chủ yếu là dùng phương pháp đúc.
Đối với thép cac-bon thường dùng phương pháp hàn.
Tuy nhiên đại đa số chân vịt hiện nay đều được chế tạo theo phương pháp đúc
do các tính năng ưu việt của chân vịt đúc và đồng thời do ngành đúc thủ công của
chúng ta phát triển từ lâu, thêm vào đó là việc áp những thành tựu khoa học kĩ thuật
do công nghệ đúc ngày càng hoàn thiện.
2.2 TẠO MẪU ĐÚC CHÂN VỊT.
2.2.1 Lập bản vẽ mẫu.
Bản vẽ thiết kế chân vịt được các trung tâm thiết kế thực hiện hoặc các công ty
đóng tàu thiết kế. Các cơ sở đúc hiện nay do điều kiện không cho phép nên chỉ thực
hiện quá trình đúc chứ không thực hiện quá trình thiết kế.
Trên bản vẽ thiết kế, chân vịt được biểu diễn ở ba mặt chiếu: hình chiếu cạnh,

hình chiếu bằng, hình chiếu thẳng (xem hình 2.4)
- 24 -
Bản vẽ mẫu chân vịt được dựa trên cơ sở là bản vẽ thiết kế cộng thêm một
lượng dư gia công trên cạnh và trên bề mặt cánh.
Hình chiếu thẳng và hình chiếu bên của chân vịt mẫu được xây dựng theo trình
tự như lập bản vẽ thiết kế. Tuy nhiên trên thực tế khi làm mẫu chân vịt không cần
thiết lập hình chiếu thẳng và hình chiếu bên của chân vịt mẫu.
So sánh với bản vẽ gia công ta thấy bản vẽ gia công đơn giản hơn. Bản vẽ gia
công gồm hai hình chiếu: hình chiếu bằng, hình chiếu cạnh. Trên bản vẽ gia công
nhìn vào bảng thông số chính chúng ta có thể biết được các thông số chính của chân
vịt như: đường kính chân vịt D, tỷ số bước H/D, bước H, tỷ số đĩa
θ
, số cánh Z,
chiều quay, trọng lượng…
Khi gia công chủ yếu người công nhân dựa vào bảng tọa độ mép cánh. Nhìn vào
bảng tọa độ ta có thể biết được các đại lượng: r/R, r và chiều dài L, chiều dày e của
cánh tương ứng với từng tọa độ bán kính r.
Ngoài ra dựa vào bản vẽ gia công ta còn biết được các thông số của củ chân vịt
như: chiều dài củ chân vịt, đường kính củ chân vịt, đường kính lỗ trục…
- 25 -