đề tài đồ án công nghệ đúc

Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay khi khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng hiện đại thì nhu cầu sử dụng các sản
phẩm tiêu dùng cũng cao. Một trong số những lĩnh vực cung cấp nhiều mặt hàng tiêu dùng
nhất đó là định hình nhiệt, định hình nhiệt có nghĩa là tạo ra hình dạng sản phẩm theo nhu
cầu cũng như mục đích sử dụng theo ý thích của người tiêu dùng mong muốn, bằng cách gia
nhiệt để làm thay đổi hình dạng của sản phẩm. Định hình nhiệt có rất nhiều lĩnh vực nhỏ
khác (rèn, đúc, sấy…) nhưng trong đó đúc là kỹ thuật phổ biến nhất hiện nay. Kỹ thuật đúc
cung cấp rất nhiều sản phẩm tốt đa dạng cho thị trường tiêu thụ, từ những sản phẩm có kích
thước nhỏ như tách uống nước đến những sản phẩm lớn. Vậy đúc là gì? Gồm những phương
pháp gì? Sử dụng vật liệu gì? Các loại sản phẩm và yêu cầu chất lượng sản phẩm như thế
nào, cách thiết kế ra sao. Thì chúng ta sẽ cùng tìm hiểu rỏ hơn qua nội dung đề tài đồ án về
công nghệ đúc.

SVTH: Lý Minh Nhựt

1


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

1 Giới thiệu
 Từ xa xưa người ta đã biết tới kỹ thuật đúc hầu như là đúc các vạt dụng bằng kim loại

như (trống đồng, chén dĩa, đúc tiền …), các vật liệu được sử dụng đúc cũng chưa đa
dạng như, đồng, vàng bạc. Các mẫu mã sản phẩm cũng chưa đa dạng chưa phức tạp
lắm và ngày nay kỹ thuật đúc đã bước sang một trang mới với nhiều phương pháp
đúc mới hiện đai hơn xưa rất nhiều năng suất, hiệu suất chất lượng sản phẩm cao.
 Một số Kỹ thuật khác tương tự đúc nhưng thường sử dụng độ gia nhiệt thấp có giợi

hạn rộng trong việc lựa chọn nguyên liệu ; quy trình này bao gồm các bước như định
hình làm nguội, dập hoặc nén tạo hình, khn luồng, khuôn nệm cao su, dạng màn
chắn, dạng đúc định cở và rèn. Được ứng dụng trong nhiều dây chuyền sản xuất khác
nhau ( chuẩn bị nguyên liệu, nạp liệu, đóng gói v.v ). Trong các ngành như thực
phẩm, thiết bi điện tử, sản phẩm y học, sản xuất một số bộ phận chi tiết máy trong
các dây chuyền sản xuất, phương pháp định hình nhiệt phải đáp ưng yêu cầu là tốc độ
phải nhanh liên tục, dây chuyền khép kính, giảm chi phí, và những việc tương tự như
thế.
 Kỹ thuật đúc có nhiều lợi thế hơn các phương pháp tạo hình khác:
1. Các bộ phận có kích thước lớn được tạo thành với chi phí thiết bị , khn đúc tương đối
thấp, bởi vì làm việc ở áp suất thấp.
2. Tạo ra các bộ phận có thành rất mỏng, mà các phương pháp khác khó có thể làm được.
3. Sản phẩm có thành mỏng dung tích lớn, tách uống nước, được sản xuất với chi phí vốn đầu
tư khá thấp, ở tỉ lệ sản xuất từ 50000 đến hơn 200 000 đơn vị mỗi giờ.
4. Sản phẩm có bề dày lớn và thể tích nhỏ, như máy tính bàn, đang cạnh tranh thuận lợi với
khung giá cả ổn định, do chi phí vận chuyển thấp và chi tiết sản phẩm (100psi ) nén áp lực.

SVTH: Lý Minh Nhựt

2


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Hình 1: Phần thân của chiếc tau đang được làm nguội

Hình 2: hình ảnh chai nhựa được cắt ra sử dụng nhựa polypropylen

SVTH: Lý Minh Nhựt

3


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

2. Cơng nghệ đúc
2.1 Khái niệm
- Đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng chảy lỏng

vào khn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu
2.2 Vật liệu đúc
2.2.1 Vật liệu nhựa
-

Một số vật liệu TPS được sử dụng phổ biến: chịu ma sát cao và nhiệt độ cao, PS,

-

HOPE, PP, PVC, ABS, CEPT, PMMA.
Một số loại nhựa khác ít phổ biến hơn: chất đồng trùng hợp Xtiren-butadien,

multipolymer, axit acriclic, polycacbonat, cellulosiscs, etilen, propylene, nhựa
trong suốt (TPE) nhựa dùng trong lưu hoá cao su cấu trúc của EVAL gồm 7 lớp

-

nhựa saran, hoặc nylon, polyolefins, hoặc styreneics..
Nhiệt độ phịng
Nhiệt độ khn trong quy trình định hình nhiệt
Độ gia nhiệt*giới hạn nhiệt
Bảng 1 Hướng dẫn quy trình điều chỉnh nhiệt độ trong định hình nhiệt

LOẠI NHỰA
HOPE
ABS
PMMA
PS
PC
PVC

NHIỆT ĐỘ (0C)
160, 260, 295, 330,180
180, 260, 325, 380, 200
190, 300, 350, 380, 200
185, 260, 295, 360, 200
265, 335, 375, 400, 280
140, 210, 275, 300, 160

2.2.2 Vật liệu kim loại

 Tính co của kim loại

-

Tính co càng tăng tính đúc càng kém. Vì đúc vật đúc ra dễ bị các khuyết tật, lõm co,
rỗ co.
Thành phần hỗn hợp của các nguyên tố trong kim loại.
Nhiệt độ rót kim loại.

SVTH: Lý Minh Nhựt

4


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

 Tính hồ tan khí
-

Kim loại khi đúc thường hồ tan khí O 2 , H2 , hơi H2O gây rỗ vật đúc, làm giảm cơ
tính
Tính thiên tích : (khơng đồng nhất về thành phần hỗn hợp, thường ở kim loại màu)
gang có tính chảy lỗng hơn thép rất nhiều do đó gang dễ hơn thép.

Một số kim loại như: sắt, thép, nhôm, đồng, hợp kim,…
2.2.3 Các công đoạn cơ bản
-

-

Nạp liệu : liên tục hoặc gián đoạn
Gia nhiệt: Thường sử dụng phương pháp làm nóng nhựa trước khi tạo hình , bao gồm
gia nhiệt nhựa ở cả hai mặt và cùng một lúc, tùy theo từng loại vật liệu mà chọn nhiệt

-

độ thích hợp
Tạo hình: tạo hình dang mong muốn bằng cách sử dụng các khuôn mẫu
Làm nguội: Mở rộng quy trình làm nguội khn với nhiều loại nhựa có tính chất khác
nhau ở mức độ tốt hơn (chống lại sự oxy hố,…) nhựa được làm nguội sau đó được
gia cơng và dát mỏng, làm nguội bằng nước hoặc khơng khí lạnh

Hình 3: Giải nhiệt
khi đúc

SVTH: Lý Minh Nhựt

5


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

2.2 Phương pháp đúc
2.3.1 Đúc thông thường (sử dụng khuôn cát)
 Khái niệm: Khuôn cát là khuôn được đúc một lần, được chế tạo bằng hỗn hợp mà trong đó

cát là thành phần chủ yếu
 Ưu điểm: Đúc khn cát có thể đúc được những vật đúc lớn, phức tạp

 Nhược điểm:
Độ chính xác khá thấp, chất lượng bề mặt kém, năng suất thấp, thợ phải có tay nghề
cao, phù hợp với sản xuất đơn chiếc
2.3.2 Đúc đặc biệt
 Khái niệm: Là phương pháp khác đúc thơng thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về

nguyên liệu và công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc.
 Đúc đặc biệt thường sử dụng khn kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn

kim loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác
2.2.2.1 Đúc áp lực
 Khái niệm: Là phương pháp dùng áp lực ép kim loại lỏng điền đầy vào khuôn sau khi

đông đặc, ta thu được vật đúc.
 Ưu điểm:

Đúc áp lực cao có thể đúc được các chi tiết thành mỏng, phức tạp, độ chính xác cao,
chất lượng vật đúc tốt và cho tổ chức xít chặt mà đúc rót khơng làm được

−
−
−

Nhược điểm:
Chỉ đúc được các chi tiết có khối lượng nhỏ
Giá thành khn cao, do khn đúc áp lực có kết cấu phức tạp, u cầu kỹ thuật cao
Chỉ đúc được vật liệu là hợp kim nhôm, không đúc được các vật liệu kim loại màu, như gan,
thép

2.2.2.2 Đúc ly tâm

 Khái niệm: kim loại nấu chảy được rót vào khn quay trịn, dưới tác dụng của lực ly tâm

kim loại bị ép vào thành khuôn cho đến khi nguội và đông đặc. Hay Là một dạng biến tính
của phương pháp định hình nhiệt trong đó khn đực được đóng kính sao cho, khi khn

SVTH: Lý Minh Nhựt

6


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

tiến lên phía nhựa đang nóng, thì phần khơng khí giữa khn và nhựa đóng vai trị như một

−
−
−
−
−

−
−
−
−

lớp đệm.
 Ưu điểm:
Khơng dùng hệ thống rót nên tiết kiệm vật liệu đúc

Vật đúc khi kết tinh tạo ra dạng hạt nhỏ nhờ lực ly tâm nên cơ tính cao
Có thể đúc các vật rổng mà khơng cần làm lõi
Vật đúc có mật độ kim loại cao
Vật đúc sạch do tạp chất, xỉ và phi kim nhẹ có lực ly tâm bé khơng bị lẫn vào kim loại
Nhược điểm:
Phần lõi của vật đúc chất lượng xấu do đó để lượng dư gia cơng lớn
Khi đúc ly tâm đứng tạo biên dạng phức tạp
Tính tốn thơng số cơng nghệ gặp nhiều khó khăn
Chủng loại sản phẩm khơng đa dạng, chủ yếu có dạng trịn xoay và rất khó thay đổi tiết diện
2.2.2.3 Đúc phơi thép
- Thiết bị đúc khuôn
-

Thiết bị đúc khuôn thường được chia thành đúc trên và đúc dưới, đúc thép
lắng và thép sơi.

Đúc trên: Rót vào từ đầu thỏi.
Đúc dưới:
 Ưu điểm: Rót vào ống từ các cống rót dâng lên từng thỏi từ phía dưới. Như vậy với
-

đúc dưới, một lầm rót có thể rót được nhiều thỏi, năng suất và chất lượng bề mặt thỏi
tốt hơn nhiều do mặt nước thép dâng lên bình ổn khơng bắn t như rót từ trên, khí,
tạp chất và xỉ đều có điều kiện nổi lên trên tốt hơn, che chắn chống tái ôxy hoá cũng
thuận tiện.
 Nhược điểm: Thiết bị trên đĩa đúc, ống rót trung tâm phức tạp hơn, tiên tốn thêm vật

liệu chịu lửa và lượng thép ở ống rót và cống rót, giảm suất thu hồi kim loại.
2.2.2.4 Đúc trong khuôn kim loại
 Khái niệm: Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật

đúc bằng cách rót kim loại lỏng vào khn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của
trọng trường mà không chịu bất kỳ tác động nào khác.
 Ưu điểm:
−

Khuôn được sử dụng nhiều lần;

SVTH: Lý Minh Nhựt

7


Mơn: Đồ án hóa học
−

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm khối lượng
gia cơng cơ khí;

−

Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với
khuôn kim loại.

−

Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc.

−

Nâng cao năng suất lao động.

−

Tiết kiệm diện tích nhà xưởng do khơng cần chế tạo hỗn hợp làm khn và q trình
làm khn.

−

Giảm giá thành sản phẩm.

−

Dễ cơ khí và tự động hố, điều kiện vệ sinh lao động tốt.

 Nhược điểm:
−

Chế tạo khuôn kim loại phức tạp và đắt tiền;

−

Độ bền khuôn hạn chế khi đúc thép, khó đúc những vật thành mỏng và hình dáng
phức tạp; Vật đúc có ứng suất lớn do khuôn kim loại cản co mạnh;

−

Vật đúc gang dễ bị biến trắng; quy trình đúc phải chặt chẽ.

Tuy có những đặc điểm trên nhưng cơng nghệ đúc trong khuôn kim loại vẫn được sử
dụng rộng rãi để đúc gang, hợp kim và kim loại màu trong sản xuất hàng loạt và loạt lớn bởi
vì có những chi tiết không thể chế tạo được nếu không sử dụng khuôn kim loại, ví dụ các
tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ bền cao trong động cơ.
2.3.2.5 Một Số Phương Pháp Khác
 Kỹ Thuật Prayup
•

Khái niệm: Là kỹ thuật mà sản phẩm được tạo thành tương đối bền vững bằng

cách cho thêm chất dẽo vào để gia cố cho sản phẩm
• Cac cơng đoạn:

SVTH: Lý Minh Nhựt

8


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Hình 3: Chuẩn bị ngun
liệu, nạp liệu, qui trình đóng gói, (a) nạp liệu theo chiều đứng, (b) nạp liệu theo chiều
ngang, và (c) các dạng phiễu nạp liệu

 Ưu điểm: Năng suất cao, ít tốn nguyên liệu, sản phẩm đa dạng kích thước
 Nhược điểm: Mắc tiền, thiết bị nặng sắc bén cấu trúc phức tạp, tương đối mỏng,

nhưng độ dày thường được hổ trợ bằng màng sương thường dày và ít cứng rắn hơn

FFS, mặc dù tính năng đã được cải thiện, nhưng ở giới hạn chưa cao, vì thế, FFS
thích hợp sản xuất các gói hàng rẻ tiền thể tích sản phẩm nhỏ, như kim tiêm, gan tay
khơng địi hỏi độ tinh tuý cao (trái ngược với FFAS), dễ thực hiện, khi cần làm sản

SVTH: Lý Minh Nhựt

9


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

phẩm mộ cách chi tiết thì FFS có thể là một lựa chọn thích hợp, địng thời có thể kết
hợp với phương pháp khác cho năng suất cao hơn sản xuất nylon lá một ví dụ
 Clamsell
Là một biến thể của phương pháp thổi khn và định hình nhiệt trong đó hai nửa
khuôn được gia nhiệt sơ bộ trước (2 phần khuôn được dùng để tạo hình trong đó một
khn được giữ cố định), 2 nữa khuôn được giữ chặc và bơm khơng khí vào khoảng
khơng gian rổng giữa chúng. Bề mặt tiếp xúc giữa hai khuôn không được rời ra.
3. Khuôn đúc
3.1 Khái niệm
-

Khn đúc: là thiết bị tạo hình cho nước thép đơng đặc khi rót nước thép vào tạo
thành thỏi thép. Trong sản xuất, khuôn đúc là phần hao tổn có tính thay đổi, có ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng thép và là một chỉ tiêu hạch toán kinh tế. Cho nên
thiết kế cần chính xác, sử dụng và duy tu bảo dưỡng chuẩn xác có ý nghĩa rất quan
trọng.

-

Khn có thể phân loại từ đắc tiền tới rẻ tiền, từ chiệu nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp,
và một số nhựa được sử dụng như nhựa nhiệt dẽo, urethane rắn, kim loại nhôm, nhựa
xốp gia công trên máy tiện. Những vật liệu thường sử dụng nhất là nhơm, vì nó có

-

khối lượng nhỏ, tương đối bền, dẫn nhiệt tốt chi phí thấp.
Trong thiết kế hiệu chỉnh khn, khuôn đực lõm sâu hơn khuôn cái nhựa được cho
vào khn đực, khn cái cũng đóng vai trị rất quan trọng, nhiều lợi thế. Nói chung ,
khn cái dể tháo gở, ít bị thiệt hại do trầy sướt , tạo bề mặt trơn láng đối với những
sản phẩm dùng để chứa đựng tận dụng không gian cung cấp nguyên liệu bên ngồi
cho từng bộ phận. Khn cái có điểm bất lợi là đáy mỏng. Tuy nhiên, khi thiết kế
hoạt động có thể loại bỏ vấn đề này . Khn đực thường có chi phí thấp hơn khn sử
dụng bằng kỹ thuật tận dụng khoảng trống thông qua các lỗ trên khuôn dưới tác dụng
của áp lực, rảnh khuôn, khe hở, ống dẫn. Để khơng khí và áp suất dễ dàn duy chuyển.
Để tránh thất thốt nhiệt các lỗ trên khn càng nhỏ càng tốt khoảng 10-25mil (250-

SVTH: Lý Minh Nhựt

10


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

635liim). Cách sắp xếp lỗ hợp lý cũng hữa ít, khí thốt điều trong q trình tạo hình,
-

cần có kinh nghiệm về thiết kế và sắp xếp các lỗ trên khuôn.
Ở giữa khn các lỗ có thể được bơi trơn trong q trình đúc tấm lót bằng nhơm
(cũng được sử dụng để lót khn) được sử dụng với các chi tiết lớn, thùng, màn chắn,
lưới bảo vệ.

-

Cắt gọt khn có thể được sử dụng, một số khuôn mở và được làm đầy sau khi đúc
(có thể áp dụng ở bên trong khn). Các góc của khn được thiết kế hầu hết từ 2-3 o
cho khuôn cái và từ 5-7o cho khuôn đực càng lớn càng tốt, nếu các góc thẳng khó
khăn trong việc sử dụng.

3.2 Vật liệu làm khuôn
 Vật liệu làm khn thường sử dụng là gang, do có tính dẫn nhiệt tốt, chắc chắn và rẻ.
Do điều kiện làm việc của khn đúc thép rất khắc nghiệt, làm việc có tính chu
kỳ: gia nhiệt, làm nguội, tức là giãn nở, co ngót nên khn đúc dễ bị hỏng bởi nứt
hoặc chóc.
 Tuổi thọ khn đúc phần lớn được quyết định bởi thành phần hoá học của hợp kim

đúc
 Để nâng cao tính đúc cần duy trì một hàm lượng các bon tương đối cao: Thường

khoảng 3,2 -4,0%, Silíc (Si) chọn theo yêu cầu của tổ chức: thường khoảng 1,2 2,2 %. Hiện tượng tróc khn tăng theo hàm lượng Si tăng, nhưng nứt thì ngược lại.
3.3 Một Số Loại Khn

3.3.1 Khn Cát
3.3.1.1 Qui trình đúc khn cát bao gồm

SVTH: Lý Minh Nhựt

11


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Hình 4: Sơ đồ đúc khuôn các
3.3.1.2 Hỗn hợp làm khuôn làm lõi
 u cầu đối với vật liệu làm khn.
-

+ Tính dẻo: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của hỗn hợp sau khi tạo hình lịng khn.

-

+ Độ bền: là khả năng hỗn hợp không bị phá hủy khi chịu lực, trong q trình vận
chuyển và lắp đặt.

-

+ Tính lún: là khả năng giảm thể tích khi chịu lực, cho phép co giãn khi kim loại đơng
đặc, giảm thể tích (tránh nứt, lở khn, lõi). Tính lún tăng khi hạt to, chất dẻo kết dính ít,
chất phụ gia tăng

SVTH: Lý Minh Nhựt

12

Mơn: Đồ án hóa học
-

GVHD: Võ Thị Nhã Un

+ Tính thơng khí: là khả năng cho chất khí thốt qua hỗn hợp ra ngồi, tránh gây rỗ
khí.Tính thơng khí tăng khi cát hạt to và đều, chất phụ gia có độ xốp tăng , đất sét, kết
dính, lượng nước ít.

-

+ Tính bền nhiệt: là khả năng giữ được độ bền , không bị chảy , cháy mềm ở nhiệt độ
cao. Cần cắt to và trịn, chất phụ ít.

-

+ Độ ẩm: là lượng nước chứa trong hỗn hợp, độ ẩm tăng đến 8% làm cho độ bền, độ dẻo
của hỗn hợp tăng, quá giới hạn đó sẽ có ảnh hưởng xấu.

-

+ Tính bền lâu: khả năng có thể sử dụng hỗn hơp nhiều lần nhưng vẫn đẩm bảo yêu cầu
kĩ thuật, tăng hiệu quả kinh tế.

 Các vật liệu làm khuôn, lõi:
-

Cát: là thành phần chủ yếu SiO2

-

Đất sét: mAl2O3+nSiO2+qH2O

-

Chất kết dính: là những chất đưa vào trong hỗn hợp để tăng độ dẻo, tăng độ bền, dính
các hạt lịa với nhau. Thường dùng: dầu thực vật, đường , xi măng, trộn với cát, chất kết
dính, chất phụ, chất phụ tăng độ xốp (mùn cưa, rơm rạ..).

-

Chất sơn khuôn: sơn vào bề mặt của tăng độ bong bề mặt, bền nhiệt và chịu nhiệt

3.3.1.3 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm:
-

Đúc các chi tiết lớn phức tạp hơn do có thể làm ruột

 Nhược điểm :
-

Là đúc khn cát có độ chính xác thấp, chất lượng bề mặt kém, năng xuất thấp,
yêu cầu người thợ có trình độ khéo léo, từ khâu làm khn, ruột, đến rót kim
loại

vào.

Do vậy, đúc khn cát hiện nay đang được sử dụng nhưng khơng chính xác.

Đây chính là nguyên nhân đôi khi một số chi tiết lớn vài chục kg yêu cầu chính
xác nên vẫn phải đúc khuôn kim loại..Phù hợp với sản xuất đơn chiếc.
3.3.2 Khuôn ly tâm kết hợp khuôn đúc vỏ mỏng

SVTH: Lý Minh Nhựt

13


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

3.3.2.1 Qui trình đúc khn
 Đúc khn vỏ mỏng cơng nghệ làm khuôn vỏ mỏng được chế tạo bằng vật liệu
là sáp. Sáp được gia công thành mẫu giống như vật đúc, sau đó được nhúng vào
1 hỗn hợp huyền phù gồm cát, sét, và một số chất phụ gia, như vậy có 1 lớp vỏ
bao bọc mẫu, nhấc mẫu ra, rắc 1 lớp cát mịn, sấy khô rồi lại đem nhúng lại vào
hỗn hợp huyền phù, rồi lại rắc cát mịn. Làm như vậy 4-5 lần, khi lớp vỏ dày
lhoảng 10-20mm, sấy khô, đem thiêu kết khuôn ở nhiệt độ 600-800 oC, sáp sẽ
chảy ra, và ta thu được khuôn vỏ mỏng. Trong công nghệ khuôn vỏ mỏng, hay
được gọi là đúc chính xác vì mẫu sáp được làm giống y như vật đúc. Phương
pháp này được áp dụng cho các chi tiết nhỏ, số lượng lớn

SVTH: Lý Minh Nhựt

14


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Hình 5: Kết hợp đúc vỏ mỏng và ly tâm đúc chi tiết kim hồn
 Giải thích:

SVTH: Lý Minh Nhựt

15


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Từ mẫu ban đầu (nhẫn, hoa tai,…) cho vào trong cao su chưa được lưu hóa (chưa cứng,
chắc) rồi lưu hóa cao su để cho cao su co chặt lại ở nhiệt độ cao. Tách tấm cao su chứa mẫu
thành hai nửa (cắt, cưa,…), bỏ mẫu ra ngoài rồi ghép lại như cũ, đẩy sáp vào trong lịng
khn rồi đợi một lúc, khi sáp cứng, tách hai nửa cao su ra ta nhận được mẫu sáp. Gắn thành
cây mẫu sáp, nhúng vào dung dịch chất chịu lửa, rồi cho vào khuôn và đổ cát vào. Cho cả
khn đó vào bình kín và hút hết chân không. Như vậy sẽ làm cho cát được nèn chặt. Cho
khn vào lị sấy cho sáp chảy ra khỏi lịng khn. Đặt khn sang một bên của thanh
ngang, ở giữa gắn mô tơ để quay, bên kia có đối trọng để cân bằng. Rót kim loại lỏng vào
ống gắn với ống rót rồi quay. Nhờ lực li tâm, kim loại lỏng sẽ dồn và chảy vào lòng khuôn,
điền đầy khuôn. Khi nguội, đem tháo khuôn ra, không khí tràn vào, làm các hạt cát rời khỏi
nhau, chỉ cần lấy nước phun vào khuôn là sẽ sạch hết cát, vật đúc bóng đẹp.
 Các từ trong hình vẽ:
-

Original pattern: Mẫu ban đầu

-

Pattern embedded in unvulcanised rubber: Mẫu được cho vào trong lịng cao su chưa
lưu hóa

-

Vulcanising: Lưu hóa cao su

-

Separating of rubber mould: Cắt khuôn cao su thành hai nửa

-

Injecting of Wax: Bơm sáp vào khuôn

-

Wax patterns: Mẫu sáp

-

Wax pattern tree: Cây mẫu sáp

-

Mould filled with investment in vacuum chamber: Khuôn vỏ mỏng được hút chân
không

-

Melting out of wax: Nung chảy sáp

-

Vacuum casting: Đúc chân không

-

Melting of Metal: Nấu chảy kim loại

-

Rotating & Casting of metal: Quay và đúc kim loại

SVTH: Lý Minh Nhựt

16


Mơn: Đồ án hóa học
-

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Removal of casting from mould & separating finished castings: Lấy vật đúc ra khỏi
khuôn và cắt sản phẩm ra khỏi chùm

3.3.2.2 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm nổi bật:
-

Độ chính xác và ổn định của khn rất cao khi quay tốc độ cao.

-

Bóc tách sản phẩm sau khi đúc rất dễ dàng.

-

Dễ dàng áp dụng cho việc tự động hóa dây chuyền sản xuất cọc (dùng TF, TX, Cầu
trục hút chân không, băng tải chuyển khuôn...).

-

Dễ dàng lấp lẫn khuôn do modul khuôn 2 mét.

-

Hạn chế tối đa việc thoát nước xi măng qua mép khn.



Nhược điểm:
Khn đúc cần có độ bền cao, lực ép của kim loại lỏng lớn
Khó đạt được đường kính lổ vật đúc chính xác, do khó định lương được dang kim

loại trước khi rót

Chất lượng bề mặt của vật liệu đúc kém do chứa nhiều tạp chất xỉ
Khuôn quay ở tốc độ cao nên cần cân bằng và kính để đảm bảo an tồn
3.3.3 Khn kim loại
3.3.3.1 Qui trình
- Làm sạch bề mặt lịng khn lõi (sau mỗi lần đúc).
- Sấy khuôn đến nhiệt độ nhất định để hạn chế sự giảm nhiệt độ nhanh của kim loại
lỏng làm ảnh hưởng đến tính chảy lỗng. Nhiệt độ sấy khuôn phụ thuộc vào hợp
kim đúc và được qui định trong bản sau:
Bảng 2 Qui định nhệt độ đúc
Nhiệt độ sấy (oC)
200-350
250-400
150-250
350-450
250-350

Hợp kim đúc
Gang
Hợp kim đồng
Hợp kim nhôm, chi tiết không phức tạp
Hợp kim nhôm, chi tiết phức tạp
Thép

SVTH: Lý Minh Nhựt

17


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

- Sơn bề mặt khuôn, lõi một lớp sơn đệm chịu nhiệt, chiều dày lớp sơn đến 2mm,
chỉ sơn 1 hoặc 2 lần trong một ca.
- Sơn phủ trên
lớp sơn đệm một lớp sơn áo bằng dầu mazut, dầu hoả hoặc dầu thực vật; khi rót kim
loại lỏng vào khn, lớp sơn này sẽ cháy tạo nên màng khí ngăn cách kim loại lỏng
và bề mặt khn, do đó nâng cao tính chịu nhiệt của khn.
- Lắp khn và rót kim loại vào khuôn.
- Để nguội vật đúc trong khuôn một thới gian nhất định rổi dỡ khn. Thịi gian này
tùy thuộc vật đúc và hợp kim đúc. Nếu dỡ vật đúc sớm q, vật đúc sẽ nguội nhanh
ngồi khơng 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
3.3.3.2 Vật Liệu Làm Khuôn
 Khuôn thường làm bằng gang xám có hàm lượng 3,5%, Si khoảng 2%, ít p và rất ít;

nếu làm bằng gang cầu hoặc gang cầu có 4- 6% Si thì càng tốt. Cũng có khi dùng
thép cacbon, thép hợp kim để làm khuôn hoặc dùng khn bằng hợp kim nhơm đã
qua qua anot hóa tạo một màng oxit hơm ở bề mặt có khẳ năng chịu nhiệt tới 2500 oC
khuôn nhôm truyền dịch nhanh nên có thế đúc cả gang, thép mà khơng sợ hỏng, vật
đúc nhẵn đẹp cơ tính cao, ít ứng suất.
-

Kết cấu khn kim loại tùy thuộc vào hình dáng vật đúc khn có thể liền
khối, có một mặt ráp bằng gang hoặc hai mặt ráp thầng góc. Ruột nhỏ và đơn
giản thì làm bằng kim loại; một cát cũng hay dùng khi cần có độ co bóp tốt,
cần tạo bề mặt có hình dáng phức tạp (ruột cát tươi càng tốt, ruột vỏ cứng càng
tốt hơn), bố trí hệ thống rót nằm trong ruột cát để rót được êm, khơng xốy,
khơng bắn té hạt sắt.

SVTH: Lý Minh Nhựt

18


Mơn: Đồ án hóa học
-

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Chiêu dài thành khuôn là một thông số quan trọng. Khuôn dày thì khả năng
làm nguội sẽ khó khi đúc gang nếu muốn gang kết tinh xám thì thành khn
nên mỏng nhưng không mỏng quá để tránh biến dạng khuôn.

-

Sơn khuôn bằng bột chịu nóng samot, grafit, thạch anh,… cũng là biện pháp
tốt để giảm tốc độ lầm nguội (chống trắng khi đúc gang), chống va đập nhiệt
tăng tuổi thọ gang. Thường nên sơn mỏng, nhiều lớp; mặt ngồi phủ thêm mồ
hóng của ngọn lửa axetylen cho dễ tháo khuôn. Muốn chông biến trắng thì sơn
dày. Với khn dùng đúc hợp kim màu có thể tráng men d bê mặt để tăng tuổi
thọ. Ngồi ra, khi đúc phải nung nóng khoảng 200 – 250°c để giầm bớt tốc độ
nguội và tránh cho khn khỏi bị nứt vì va đập nhiệt. Nhiệt độ khn, nhiệt độ
kim loại lỏng khi rót và nhiệt độ vật đúc khi đổ đều là những yếu tố cần khống
chế tùy theo hợp kim đúc nếu muốn vật đúc ít ứng suất, gang không bị biến
dạng.

3.3.3.3 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm

- Chu kỳ sản xuất ngắn nếu cơ khí hóa thì chỉ chừng một
phút
- Vật đúc chính xác, bề mặt nhẵn đẹp, lượng dư gia cơng ít hơn so với đức khuôn
cát – đất sét 2 -3 lần;
- Cơ tính vật đúc cao hơn do khn kim loại có tốc độ iàm nguội lớn;
- Năng suất cao, tiết kiệm cát (chỉ dùng cát làm ruột) d đó giá thành rẻ hơn.
Song khn kim loại cũng có một số nhược điểm:
 Nhược điểm
- Giá thành khn cao, chế tạo;
- Khó đúc những vật có thành mỏng (2,5 – 3mm) diện rộng
- Do cứng khơng co bóp được nên vật đúc dễ có ứng suất trong, dễ vênh hoặc nứt.
Thực tế khuôn kim loại được dùng nhiều chủ yếu trong sản
3.3.4 Một số loại khuôn khác
- Khuôn nhựa
- Khuôn đúc cao su
- Khuôn dập nén
- Khuôn áp lực
3.4
Thiết kế khuôn

SVTH: Lý Minh Nhựt

19


Mơn: Đồ án hóa học
3.4.1

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Cấu tạo

Hình 6: Cấu tạo khuôn đúc
 Một số chi tiết cơ bản
-

Vùng long khuôn

-

Bộ phận dẫn vật liệu

-

Thiết bị đẩy lấy sản phẩm

-

Bộ phận điều tiết nhiệt độ khuôn

-

Bộ phận giá lấp khuôn vào máy

-

Các chi tiết khuôn cơ sở

 Một số hình ảnh khn

SVTH: Lý Minh Nhựt

20


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Hình 8: Đúc gián đoạn yêu sự tương đồng giữa
các bộ phận đúc, kiểm sốt độ dày thành thiết bị
Lổ xã khí

Màn gia nhiệt

Khn
đực
Tấm
đệm

Vỏ khn

Lổ xã khí

Hình 7: Khn đúc gián đoạn

 Một số hình ảnh chi tiết khn

Hình 9: Chốt ép khuôn, đẩy ngược
chiều đúc

SVTH: Lý Minh Nhựt

21


Mơn: Đồ án hóa học

SVTH: Lý Minh Nhựt

GVHD: Võ Thị Nhã Uyên

22


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Hình 10: Bộ phận thổi khí

SVTH: Lý Minh Nhựt

23


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Hình
11: Chốt ép khn, bộ phận thổi khí

3.4.2

Thiết kế và chi phí

3.4.2.1 Thiết kế
-

Thiết kế cần xem xét đến bản chất của q trình đúc. Khn có nhiều hình
dạng như, dạng hộp, dạng hình cầu, trịn, thẳng đứng, hình trụ,và nhiều kiểu
khác.Người ta cần nhận biết độ sâu của khuôn là bao nhiêu để thay đổi cho
phù hợp tuỳ vào từng loại TP, độ dày cũng như mức độ linh động của khuôn.

SVTH: Lý Minh Nhựt

24


Mơn: Đồ án hóa học

GVHD: Võ Thị Nhã Un

Khn cái thường bằng phẳng tỉ lệ độ sâu/chiều rộng thường là 0.5. Đối với
khuôn đực tỉ lệ này lớn hơn chiều dài, đối với từng bộ phận đúc và một số
phương pháp đúc khác tỉ lệ có thể là thậm chí là 2. Trong điều kiện bình
-

thường. Tuy nhiên, phát thảo khn thì dựa vào độ dày và độ sâu là chủ yếu.

Các loại khn khác nhau có nhiều chiều sâu khác nhau và được sắp xếp bố trí
một cách hợp lý, người ta thường thiết kế khuôn cái trước. Kiểu khuôn này
linh hoạt, thường là TPEs, hoặc rất mỏng. Các chỉ số trong khuôn: 0.04in
(1.02mm) đối với acrylics, PC, và nhựa khác; 0.060in (1.52mm) đối với ABS,
ưu tiên: 0.1in(2,54mm) và PVC.

Hình 12: Định hình nhiệt tạo
sản phẩm chứa đựng 3 màu khác nhau một cách toàn diện
-

Xem thêm ở trang 253 nhựa màn và phôi thép được sản xuất với năng suất
cao. Do sản phẩm có nhiều lợi thế khi hiệu chỉnh khn cái có thể bị cắt giảm
một số bộ phận, tránh những vết rạn nứt trên khuôn trong quá trình tạo hình.
Nếu đây là một vấn đề rắc rối nhà sản xuất có thể cho thêm các phụ gia để

Hình 12: Tạo màu sắc trong
quá trình đúc

SVTH: Lý Minh Nhựt

25