bài giảng công nghệ chế tạo phôi

© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 1/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN 1- THIẾT KẾ, CHẾ TẠO PHÔI ĐÚC
Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
Chương 2. CÁC NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU PHÔI ĐÚC
Chương 3. THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC
Chương 4. ĐÚC CÁC HỢP KIM
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 2/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
IV. Tổ chức kim loại vật đúc
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc
(trong khuôn cát)
II. Cấu tạo phôi đúc
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 3/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)
K/n:
Vật đúc ra có thể đem dùng ngay gọi là chi tiết đúc. Nếu vật đúc đưa qua gia
công cơ khí để nâng cao độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt gọi là phôi đúc.
Ưu điểm:
Nhược điểm:
Ứng dụng:
Phân loại:

Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 4/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)
Sơ đồ quá trình sản xuất đúc:
Chế tạo bộ
mẫu
Chế tạo hỗn
hợp làm khuôn
Làm khuôn
Sấy khuôn
Chế tạo hỗn
hợp làm thao
Làm thao (lõi)
Sấy thao (lõi)
Nấu kim loại
(Hợp kim)
RÓT
Lắp Khuôn và Thao
(khuôn đúc)
Dỡ khuôn 
Vật đúc
Tháo Thao Làm sạch
Kiểm tra
Vật
đúc
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 5/147

DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)


V/d: Quá trình sản xuất đúc:
Chi tiết vật đúc
Bản vẽ vật đúc


 Cán bộ kỹ thuật phải vẽ bản vẽ vật đúc có tính đến độ co ngót của vật liệu và
lượng dư gia công cơ khí tiếp sau
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 6/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)
V/d: Quá trình sản xuất đúc:
→ Căn cứ vào bản vẽ vật đúc, bộ phận xưởng mộc mẫu chế tạo ra mẫu
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 7/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)
V/d: Quá trình sản xuất đúc:



 Hộp thao -> tạo ra thao (lõi) bằng hỗn hợp cát - có hình dạng giống hình dạng
bên trong của vật đúc
→ Căn cứ vào bản vẽ vật đúc, bộ phận xưởng mộc mẫu chế tạo ra hộp thao (hộp lõi)
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 8/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)
V/d: Quá trình sản xuất đúc:


 Lắp thao vào trong khuôn và lắp ráp khuôn được khuôn đúc
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 9/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)
V/d: Quá trình sản xuất đúc:


 Mẫu hệ thống rót, mẫu đậu ngót


 Rót kim loại vào qua hệ thống rót này và chờ kim loại đông đặc (nguội) thì đem
phá khuôn và làm sạch vật đúc.
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 10/147
DWE

CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc (trong khuôn cát)
1) Lòng khuôn
2) Cốc rót
3) Ống rót
4) Rãnh lọc xỉ
5) Rãnh dẫn
6) Đậu hơi - đậu ngót
7) Hòm khuôn trên
8) Chốt định vị
9) Hòm khuôn dưới
10) Nửa khuôn trên
11) Nửa khuôn dưới
12) Vật liệu trong khuôn - hỗn
hợp làm khuôn (cát)
13) Thao- lõi
14) Gối thao
15) Gân hòm khuôn
16) Xương
17) Lỗ thoát khí
Các bộ phận cơ bản của một khuôn đúc cát:
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 11/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
IV. Tổ chức kim loại vật đúc
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc

(trong khuôn cát)
II. Cấu tạo phôi đúc
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 12/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
II. Cấu tạo phôi đúc
Vật đúc là dạng phôi hình thành từ hợp kim lỏng trong lòng khuôn. Sự hình
thành này chịu ảnh hưởng lớn từ kết cấu vật đúc.
 Kết cấu phôi đúc hợp lý sẽ tạo ra chất lượng vật đúc cao, giá thành
hạ và quá trình gia công tiếp theo được đơn giản, cụ thể:
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 13/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
II. Cấu tạo phôi đúc
 1- bộ phận lắp ráp (moay ơ).
 2- vành chịu lực.
 3- vách liên kết: liên kết các bộ
phận 1&2.
3
2
1
 Thông thường kết cấu vật đúc đều có một số bộ phận:
 Các bộ phận chính: những bộ phận để lắp ráp, chịu lực cao khi làm việc
như moay ơ, chân đế, vành răng, trục đỡ,
 Các bộ phận khác chỉ có tác dụng liên kết
như thành nối, gân, nan hoa,

Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 14/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
IV. Tổ chức kim loại vật đúc
I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc
(trong khuôn cát)
II. Cấu tạo phôi đúc
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 15/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc


 Kim loại lỏng khi diền đầy vào khuôn sẽ nhanh chóng chuyển dần sang
trạng thái đặc theo quá trình kết tinh phụ thuộc và nhiều yếu tố:
 Tính chất lý nhiệt và nhiệt độ rót của hợp kim đúc.
 Tính chất lý nhiệt của vật liệu khuôn.
 Công nghệ đúc.
Sự hình thành vật đúc trong khuôn gồm các giai đoạn sau:
1. Giai đoạn điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn.
2. Giai đoạn nhiệt độ hạ từ t
0
rót đến nhiệt độ điểm lỏng t
0
L

.
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 16/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
Sự hình thành vật đúc trong khuôn gồm các giai đoạn sau:
1. Giai đoạn điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn.
2. Giai đoạn nhiệt độ hạ từ t
0
rót đến nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
.
3. Giai đoạn kết tinh tính từ nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
đến nhiệt độ điểm đặc t
0
D
-
(khoảng đông đặc).
Trong lòng khuôn, kim loại lỏng bao giờ cũng kết tinh theo hướng từ dưới lên trên
và từ ngoài vào trong ở các thành bên. Ở giai đoạn này có thể xảy ra theo hai
trường hợp:
a) Đông đặc theo lớp.
b) Đông đặc thể tích.
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 17/147

DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
Sự hình thành vật đúc trong khuôn gồm các giai đoạn sau:
1. Giai đoạn điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn.
2. Giai đoạn nhiệt độ hạ từ t
0
rót đến nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
.
3. Giai đoạn kết tinh tính từ nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
đến nhiệt độ điểm đặc t
0
D
-
(khoảng đông đặc).
a) Đông đặc theo lớp.
Ʈ
2
Ʈ
1
ð
2
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 18/147
DWE

CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
Sự hình thành vật đúc trong khuôn gồm các giai đoạn sau:
1. Giai đoạn điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn.
2. Giai đoạn nhiệt độ hạ từ t
0
rót đến nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
.
3. Giai đoạn kết tinh tính từ nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
đến nhiệt độ điểm đặc t
0
D
-
(khoảng đông đặc).
a) Đông đặc thể tích.
ð
1
t
0
bd
t
0
kt
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 19/147

DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
Sự hình thành vật đúc trong khuôn gồm các giai đoạn sau:
1. Giai đoạn điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn.
2. Giai đoạn nhiệt độ hạ từ t
0
rót đến nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
.
3. Giai đoạn kết tinh tính từ nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
đến nhiệt độ điểm đặc t
0
D
-
(khoảng đông đặc).
4. Giai đoạn nguội trong khuôn:
Kết thúc giai đoạn kết tinh, kim loại đã hoàn toàn đông đặc, nhưng tổ chức kim
loại chưa ổn định, còn có sự chuyển biến pha, đó là quá trình chuyển biến kết tinh
lại. Mức độ chuyển biến kết tinh lại nhiều, ít tùy thuộc vào loại hợp kim đúc, vì vậy
lúc này chưa được dỡ khuôn
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 20/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.

III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
Sự hình thành vật đúc trong khuôn gồm các giai đoạn sau:
1. Giai đoạn điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn.
2. Giai đoạn nhiệt độ hạ từ t
0
rót đến nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
.
3. Giai đoạn kết tinh tính từ nhiệt độ điểm lỏng t
0
L
đến nhiệt độ điểm đặc t
0
D
-
(khoảng đông đặc).
4. Giai đoạn nguội trong khuôn:
5. Giai đoạn nguội ngoài khuôn
Tùy thuộc vào dạng công nghệ đúc và yêu cầu chất lượng mà nhiệt độ để dỡ
khuôn được xác định. Nhìn chung thì vật đúc được dỡ ở nhiệt độ cao (dỡ sớm)
sẽ có tốc độ nguội nhanh thường gây ra ứng suất dư và nứt Với vật đúc yêu cầu
chất lượng cao người ta thường đem ủ
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 21/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
III. Sự hình thành vật đúc trong khuôn đúc
IV. Tổ chức kim loại vật đúc

I. Định nghĩa, đặc điểm và quá trình sản xuất phôi đúc
(trong khuôn cát)
II. Cấu tạo phôi đúc
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 22/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
IV. Tổ chức kim loại vật đúc
Tổ chức kim loại vật đúc phụ thuộc vào kết cấu, phương pháp và công nghệ đúc.
Vật đúc trong điều kiện nguội bình thường có tổ chức như sau:
 Vùng 1 - Vùng ngoài cùng là lớp hạt nhỏ mịn đẳng
trục, có độ bền và độ cứng cao
 Vùng 2 - Vùng tiếp theo có hạt tương đối lớn, hình
trụ kéo dài vuông góc với thành khuôn. Sau khi vỏ
ngoài đã kết tinh xong thành khuôn bắt đầu nóng lên
nên kim loại lỏng kết tinh với ∆T ngày càng nhỏ, hạt
tạo thành có khuynh huớng ngày càng lớn hơn,
đồng thời phát triển mạnh theo hướng ngược với
chiều tản nhiệt (vuông góc với thành khuôn) và giao
nhau ở tâm nên tạo thành vùng hạt lớn hình trụ
vuông góc với thành khuôn và xuyên tâm.
 Vùng 3 - Vùng ở giữa là vùng hạt lớn đẳng trục.
Cuối cùng khi kim loại lỏng ở giữa kết tinh thì thành
khuôn đã nóng lên nhiều, kim loại kết tinh với ∆T nhỏ
hơn nên hạt trở nên lớn hơn, đồng thời phương tản
nhiệt qua thành khuôn không rõ ràng nên hạt phát
triển đều theo mọi phương (đẳng trục).
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 23/147

DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
IV. Tổ chức kim loại vật đúc
Khi làm nguội mãnh liệt  tổ chức này được
gọi là xuyên tinh.
Khi khuôn được làm nguội chậm thì
vùng 3 lấn át vùng 2, khi đó hạt phát
triển đều theo mọi phương nên tạo tinh
thể hình cầu. Cấu trúc kim loại này trở
nên dễ cán hơn
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 24/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN I - CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
IV. Tổ chức kim loại vật đúc
Sự hình thành khuyết tật đúc.
Ở đây ta chỉ xét dạng khuyết tật hình thành do quá trình kết tinh kim loại vật đúc:
 Lõm co và rỗ co.
 Rỗ khí.
 Thiên tích.
TỰ ĐỌC SÁCH
Student Version
© Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại – ĐHBKHN. 25/147
DWE
CHẾ TẠO PHÔI- ME4022
PHẦN 1- THIẾT KẾ, CHẾ TẠO PHÔI ĐÚC
Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN.
Chương 2. CÁC NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU PHÔI ĐÚC

Chương 3. THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC
Chương 4. ĐÚC CÁC HỢP KIM
Student Version