NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC

BÀI GIẢNG SỐ 03
(Dùng cho 02 tiết)
NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC
1.3. Nguyên tắc thiết kế công nghệ đúc
1.3.1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết
Nghiên cứu bản vẽ: hình dáng, kích thước, điều kiện làm việc, vị trí của chi tiết
trong cụm lắp ráp, đặc điểm vật liệu chế tạo, yêu cầu về cơ lý tính của toàn bộ chi tiết,
của từng chi tiết, các bước gia công chi tiết sau tiếp theo,…
Tìm hiểu đầy đủ thì bản thiết kế công nghệ đúc càng có chất lượng tốt, hiệu quả
kinh tế cao, vật đúc ít bị hỏng.
a. Đọc bản vẽ chi tiết đúc
- Đọc kỹ bản vẽ để hình dung được về chi
tiết đúc.
- Nhằm chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn,
thiết kế ruột, đậu ngót và hệ thống rót, vật
làm nguội, lượng dư gia công cơ (???)
đảm bảo thích hợp với quy mô sản xuất và
trang bị hiện có.


Hình 1: Bản vẽ chi tiết

b. Tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết
- Từ điều kiện làm việc của chi tiết đề ra các biện pháp nhằm nâng cao công nghệ
đúc.
- Ví dụ:
+ Đúc thân máy công cụ thì sống trượt phải đặt nửa khuôn dưới
+ Đúc các đường ống, van chịu áp cao phải không có rỗ khí, khuyết tật lớn.
c. Nghiên cứu đặc điểm vật liệu chế tạo và yêu cầu về cơ lý tính của chi tiết
- Mỗi hợp kim đều có đặc điểm riêng về tính đúc, do đó khi thiết kế công nghệ
phải chú ý các biện pháp công nghệ phù hợp.

Ví dụ:
+ Các hợp kim có độ co khác nhau nên phải làm mẫu khác nhau.
+ Hợp kim chảy loãng kém phải chú ý đến hệ thống rót.
+ Hợp kim truyền nhiệt kém phải chú ý biện pháp chống nứt.
+ Các hợp kim khó gia công cơ thì phải đảm bảo kích thước chính xác khi đúc.
d. Tìm hiểu cách gia công chi tiết cũng như vị trí gá lắp của chi tiết trong khi gia
công cơ khí
- Khi sản xuất loạt lớn cần sự phối hợp giữa người thiết kế chi tiết đúc, công nghệ
đúc với người thiết kế đồ gá lắp khi gia công cơ.
- Biết về gia công cơ khí giúp thiết kế công nghệ đúc về chọn mặt phân khuôn, ráp
khuôn, quy định lượng dư công nghệ.
1.3.2. Xác định vị trí của vật đúc trong khuôn khi đúc
Vị trí vật đúc trong khuôn khi rót thường chọn theo phương pháp làm khuôn, cách
bố trí hệ thống rót, lượng dư gia công cơ khí và lượng dư công nghệ, kích thước hòm
khuôn,…
- Những phần quan trọng của chi tiết cần sít chặt, những bề mặt gia công quan
trọng nên đặt ở phần dưới của khuôn.
- Nếu không thể thực hiện được điều này thì nên dựng đứng hoặc nghiêng sẽ tránh
được khuyết tật.
- Nếu mặt cần gia công cơ khí mà phải đặt phía trên thì phải tạo mọi điều kiện để
các khuyết tật sinh ra ở phần mà được cắt bỏ đi (đậu ngót, đậu hơi, lượng dư).
- Các hợp kim có độ co lớn thì khi rót phải đặt ở vị trí có thể đảm bảo hướng động
đặc của kim loại trong khuôn về phía đậu ngót.
- Vị trí vật đúc phải đảm bảo tiết kiệm vật liệu, lao động, mẫu và hòm khuôn.
- Vị trí vật đúc sao cho có thể đặt ruột vào vững chắc, không cần chất dính, không
bị biến dạng, tránh treo ruột hoặc gác một đầu.
- Để tránh rót thiếu, khớp và bọng cát nên để thành mỏng và rộng của vật đúc nằm
ở phần dưới khuôn hoặc nằm nghiêng khi rót.
1.3.3. Vị trí của mẫu khi làm khuôn, chọn mặt phân khuôn và mặt phân mẫu
Chọn vị trí mẫu, mặt phân khuôn và mặt phân mẫu sẽ ảnh hưởng đến kỹ thuật làm

khuôn, độ chính xác vật đúc.
- Vị trí mẫu và mặt phân khuôn phải chọn như thế nào để đảm bảo bộ mẫu thật
đơn giản, rẻ tiền và càng ít phần rời càng tốt.

Hình 2: Ảnh hưởng của chọn MPK đến số lượng hòm khuôn
- Các vị trí này được chọn sao cho khuôn chỉ có một mặt ráp khuôn và mặt ráp
khuôn này đồng thời là mặt phân mẫu.
- Mặt ráp khuôn nên là mặt phẳng, nếu có ụ cát thì nên đặt ở nửa khuôn dưới
- Những vật đúc có lõi, nên bố trí
sao cho vị trí lõi là thẳng đứng. Để khi
định vị lõi chính xác, tránh được tác dụng
lực của kim loại lỏng làm biến dạng thân
lõi, dễ kiểm tra khi lắp ráp.



Hình 3: Ví dụ lựa chọn mặt phân khuôn
- Vị trí của mẫu khi làm khuôn cũng như mặt phân khuôn phải chọn sao cho số
ruột ít nhất, nếu được nên dùng ụ cát.
- Đảm bảo số lượng phần rời ít nhất
- Cố gắng đảm bảo toàn bộ các phần vật đúc có độ chính xác cao phải nằm trong
một hòm khuôn và tốt nhất là nằm ở hòm khuôn dưới.
- Đảm bảo số lượng phần rời ít nhất.
- Giảm chiều cao mẫu và chiều cao chung của khuôn.
- Tất cả các ruột đều nằm ở nửa khuôn dưới để dễ lắp ruột, dễ kiểm tra vị trí ruột
trong khuôn, giảm nguy cơ ruột bị ép khi lắp khuôn.
- Các vật đúc có khe hẹp hoặc thành mỏng cần phải giữ nguyên thì phải xác định
mặt ráp khuôn sao cho những phần này cùng nằm trong một hòm khuôn.
- Trong sản xuất hàng loạt, mặt ráp khuôn cần chọn sao cho dễ gá lắp vật đúc khi
gia công.

1.3.4. Chọn mặt chuẩn gia công
a. Vai trò của mặt chuẩn gia công
- Trong sản xuất hàng loạt vật đúc được gia công trên các đồ gá mà không phải lấy dấu.
- Số lượng, hình dáng và bố trí mặt chuẩn gia công đảm bảo vị trí vật đúc trên đồ gá là
xác định so với quỹ đạo do dụng cụ cắt tạo ra.
- Tuân thủ quy tắc sáu điểm.
b. Chọn mặt chuẩn gia công
- Chọn lấy mặt nào của vật đúc mà cho tới lúc cuối cùng vẫn không bị gia công.
- Mặt có lượng dư nhỏ và tốt nhất là mặt dưới của vật đúc.
- Mặt chọn làm chuẩn nên nằm trong cùng một hòm khuôn với mặt được gia công.
- Mặt chuẩn nên nằm trong cùng một hòm khuôn với mặt chuẩn đo lường.
- Các điểm tạo nên chuẩn gia công không được nằm ở hai phần khác nhau hoặc
ruột khác nhau.
- Mặt chuẩn gia công không được nằm ở nơi có rìa thừa; vết cắt, vết đập các đậu
ngót, đậu hơi và đậu ngót.
- Nếu vật đúc không có chỗ để gá chặt khi gia công thì cần phải đúc thêm các vấu
đặc biệt có sự đồng ý của phòng thiết kế đồ gá. Đường viền của chi tiết không nên lấy
làm chuẩn gia công.
1.3.5. Sai lệch cho phép về kích thước, khối lượng của vật đúc và lượng dư
a. Sai lệch về kích thước và khối lượng
b. Lượng dư gia công cơ khí
c. Lượng trừ co (co ngót do nhiệt)
d. Lượng dư công nghệ (góc nghiêng,
lượng thêm, bán kính lượn, lượng dư bù
cong vênh…)


Hình 4: Sai lệch của vật đúc

1.3.6. Thiết kế hệ thống rót

Các kiểu hệ thống rót:


Hình 5: Các kiểu hệ thống rót
a) Rót qua MPK; b) Rót trực tiếp; c) Rót kiểu xiphông
a) Hệ thống rót phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:
- Dòng chảy kim loại lỏng êm, liên tục, không va đập đột ngột, không tạo dòng
xoáy gây vỡ lở lòng khuôn, lõi.
- Không dẫn xỉ, tạp chất, các loại khí vào lòng khuôn
- Điền đầy nhanh, không hao phí nhiệt
- Tiết kiệm kim loại, không hao phí kim loại cho hệ thống rót
- Điều hòa được nhiệt trong khuôn, tạo điều kiện cho hợp kim lỏng đông đặc theo
hướng có lợi nhất, đồng thời bổ xung kim loại lỏng khi đông đặc.
b) Chú ý khi thiết kế
- Không nên đặt rãnh dẫn nằm dưới ống rót vì như thế xỉ dễ đi vào trong khuôn.
- Không nên đặt rãnh dẫn nằm ở mép tận cùng của rãnh lọc xỉ vì kim loại dễ bắn
tung toé làm hỏng khuôn và xỉ dễ vào khuôn.
- Không nên đặt rãnh dẫn nằm trên rãnh lọc xỉ vì như thế rãnh lọc xỉ sẽ mất tác
dụng lọc xỉ.
1.3.8. Đậu ngót và đậu hơi
- Đậu ngót cần bố trí tại chỗ phù hợp,
có lợi nhất (chỗ tập trung kim loại, nguội
cuối cùng, tránh rỗ khí, thoát khí từ dưới lên,
bù ngót, bổ sung kim loại khi đông đặc).
- Đậu ngót hở phải chế tạo đơn giản,
chịu được áp lực lớn, dễ bổ sung kim loại, dễ
thoát hơi (có thể kiêm đậu hơi), dễ quan sát
khi điền đầy hợp kim lỏng trong khuôn.
- Đậu ngót phải có độ cao ngang mặt
thoáng của cốc rót, đủ áp lực để bù ngót tốt.

- Đủ lớn để đông đặc cuối cùng và bù
ngót nhưng không lãng phí kim loại.
- Chân đậu ngót phải dễ cắt, không
làm hỏng vật đúc.
- Đối với vật đúc nhỏ bằng gang xám,
thành mỏng thì không cần đậu ngót.
- Đậu hơi thường bố trí ở những vị trí
cao nhất của vật đúc để dễ thoát khí.



Hình 6: Cấu tạo khuôn đúc

1.3.9. Vật làm nguội
- Vật làm nguội là phương tiện dùng để chống rỗ ngót, chống nứt. Chúng thường
dùng ở nơi không thể đặt được đậu ngót. Vật làm nguội có thể là vật để bên trong hoặc để
bên ngoài.
- Khi đúc gang: thường dùng vật nguội bên ngoài (miếng gang nguội) mà không
dùng vật nguội bên trong.
- Vật làm nguội phải có bề mặt sạch, nhẵn, không có vết nứt và rỗ.
- Vật làm nguội cần có tính truyền nhiệt cao.
- Khi đúc thép: vật làm nguội bên ngoài thường dùng thép cây hoặc thép tấm.