Giáo trình đúc trong cơ khí đại cương

DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI
4.1.1. Thực chất
Lòng khuôn
Kim loại lỏng
Khuôn đúc
Vật đúc
Sau khi đông đặc
 Là P
2
chế tạo phôi : Nấu chảy KLoại (Hợp Kim)  Rót vào
khuôn đúc (có hình dáng k/t của vật vần đúc)  Đông đặc 
Vật đúc (hình dạng giống như lòng khuôn đúc)

Vật đúc

Chi tiết đúc
(Sử dụng ngay)
Phôi đúc
(qua gia công CK

tăng độ chính xác,
độ bóng)
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI
4.1.2. Đặc điểm
Ưu điểm Nhượcđiểm
 Đúc được từ các loại vật liệu khác nhau:
Gang Thép Kim loại màu

Các loại hợp kim, v.v
Khối lượng Vật đúc: gam  hàng trăm tấn
Tốn KL cho hệ thống rót
 Có thể chế tạo được Vật đúc có hình dạng, kích
thước phức tạp: Thân máy công cụ Vỏ động cơ
mà các phương pháp khác khó khăn hoặc không
thực hiện được.

Có nhiều khuyết tật ( thiếu hụt, rỗ khí…)

Đúc được nhiều lớp KL khác nhau trong vật đúc Khó khăn trong việc kiểm tra khuyết tật bên
trong vật đúc.
Cơ khí hoá, Tự động hoá Độ chính xác không cao.
Giá thành rẻ, sản xuất linh hoạt, năng suất cao
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI
4.1.3. Phân loại
Chỉ tiêu: vật liệu làm khuôn
Khuôn cát Khuôn kim loại ……
Chỉ tiêu: phương pháp đúc
Đúc áp lực Đúc ly tâm Đúc liên tục
Đúc khuôn mẫu
chảy
…
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.2. CẤU TẠO KHUÔN ĐÚC
Nửa khuôn trên
Nửa khuôn dưới

Lòng khuôn
Cốc rót
Ống rót
Đậu hơi, Đậu ngót
Hòm khuôn trên
Định vị
Thao
(Lõi)
Đường
dẫn
Lọc xỉ
Các bộ phận cơ bản của khuôn đúc (Khuôn cát)
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.3. 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
Dỡ khuôn 

Vật đúc
Tháo THao
Làm sạch
Kiểm tra
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.2. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC
a) Chi tiết cần chế
tạo
b) Bản vẽ
đúc
c) Bản vẽ mẫu
Đậu
hơi
Hệ thống rót
Chốt định vị
Nửa khuôn
trên
Nửa khuôn dưới
Lõi
4.2. quá trình thiết kế vật đúc
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.3. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC

Dữ liệu thiết kế
•Mô hình chi tiết đúc & khuôn đúc
•Vật liệu khuôn
•Quy trình đúc & đặc tính
•….

Mô hình
CAD
CAE
•Truyền nhiệt
•Phân tích dòng chảy
•Mô hình phần tử hữu
hạn
•Tối ưu hóa thiết kế
Tạo mẫu:
Tạo mẫu trên máy CNC
Tạo mẫu nhanh
Mô phỏng quá trình đúc
•Dòng kim loại lỏng
•Truyền nhiệt
•Quá trình đóng rắn
•ứng suất
•Chất lượng/ các khuyết
tật
Hoạt động khác
Mô hình trên
máy quét Laser
Thiết kế khuôn/ nửa khuôn
•Hướng rút khuôn
•Đường & mặt phân khuôn
•Góc rút khuôn, độ co ngót
•Yêu cầu về độ chính xác khuôn
•Định vị các mảnh khuôn với nhau
Khả năng thực hiên
•Điều kiện nhà xưởng
•Tính toán thời gian

•Tính toán chi phí sản xuất
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.3. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC
Nấu chảy kim loại
Lò cao
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.3. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC
Lò hồ quang điện
Nấu chảy kim loại
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.2. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC
Lò cảm ứng Lò điện trở
Nấu chảy kim loại
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát
4.4.1.1. Bộ mẫu và hộp lõi
a) Vật liệu làm mẫu và hộp lõi
 Gồm: mẫu, tấm mẫu, mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót.
 Mẫu: Dùng để tạo ra lòng khuôn, mẫu thường có hình dáng giống mặt
ngoài của vật đúc.
 Tấm mẫu: Dùng để kẹp mẫu khi làm khuôn.
 Mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót để tạo ra những bộ phận này trong
khuôn.
 Hộp lõi dùng để chế tạo lõi. Lõi để tạo ra hình dạng bên trong.
 Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi phải đạt các yêu cầu:

 Đảm bảo độ bóng, độ chính xác;
 Bền, cứng, sử dụng được lâu;
 Kg bị co, trương, nứt, …;
 Chịu được tác dụng cơ, hóa,
kg bị gỉ và ăn mòn;
 Rẻ tiền và dễ gia công.
 Vật liệu thường dùng: Gỗ, KL, thạch cao, xi măng, chất dẻo,…
Là điền đầy kim loại lỏng vào khuôn làm bằng cát.
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát
Yêu cầu của khuôn cát:

•Độ bền
•Tính lún

•Tính dẻo

•Tính công nghệ
• là khả năng chống
lại sự phá hủy trong
quá tình lắp ráp,
chế tạo khuôn và
quá trình rót
•Khuôn cát khô:
80-200 MPa
•Khuôn cát ướt:
30-70MPa
• là khả năng đảm

bảo thể tích các
phần khuôn có sự
co dãn dưới áp lực
khi kim loại co
Tính điền đầy
Tính ổn định hóa nhiệt
Tính thông khí
Tính chống ẩm
• đặc trưng cho khả
năng in hình rõ nét
của mẫu, hộp lõi
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
4.4.1: Công nghệ đúc khuôn cát
Các vật liệu làm khuôn và lõi ( green sand)
thành phần cơ bản gồm:
• Cát nền: Si0
2
, crom oxit, Zr
2
O,đất sét( Al
2
O
3
-SiO
2
)

• Chất kết dính: đất sét, dầu, keo hữu cơ(HF,UF)

•Chất phụ gia
•Chất sơn khuôn. Độ hạt 75 and 150 micrometres
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
4.4.2: công nghệ đúc khác
Đúc khuôn kim loại
(permanent mold casting)
Đúc áp lực
(pressure casting)
Đúc khuôn mẫu chảy
(investment casting)
Đúc trong khuôn vỏ mỏng
(shell mold casting)
Đúc ly tâm
(centrifugal casting)
Đúc liên tục
(continous casting)
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
Đúc khuôn kim loại
(permanent mold casting)
Là điền đầy KL lỏng vào khuôn chế tạo bằng KL.( SKD61)
 Cơ bản giống như khuôn cát nhưng có những đặc điểm
riêng:
 Tốc độ kết tinh lớn (vì nguội nhanh)  Cơ tính của vật
đúc tốt.
 Độ nhẵn b/m, độ chính xác của lòng khuôn cao  Chất
lượng vật đúc tốt.

 Tuổi thọ của khuôn KL
cao.
 Tiết kiệm t/g làm khuôn nên nâng cao NS và giảm giá
thành.
 Nhược điểm:
 Ko đúc được vật đúc quá phức tạp, thành mỏng
và lớn.
 Ko có tính lún và thoát khí  Khó khăn cho CN
đúc.
 Dễ bị nứt.
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
Đúc áp lực
(die casting)
ƯU ĐIỂM
•Đúc được vật phức tạp, thành mỏng (15 mm), đúc được
các loại lỗ có k/t nhỏ.
•Độ bóng và độ c/x cao
•Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật đúc lớn.
•Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật đúc lớn.

NHƯỢC ĐIỂM
•Ko dùng được lõi cát vì dòng chảy có áp lực lớn 
Hình dạng lỗ hoặc mặt trong phải đơn giản.
•Khuôn chóng bị mài mòn do dòng chảy áp lực của
HK ở t
o
cao.
Ứng dụng:……………………………………

DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
Đúc khuôn mẫu chảy
(investment casting)
Là 1 dạng đúc đặc biệt trong khuôn 1 lần. Giống như đúc
trong khuôn cát nhưng chỉ khác ở chỗ mẫu là vật liệu dễ
chảy hoặc dễ cháy (sáp, ong, parafin, …)
ĐẶC ĐIỂM
•Độ chính xác cao so với đúc cát (0,1/25mm)
• Thường đúc các chi tiết nhỏ (3g- 5kg)
•Bề mặt chi tiết nhẵn, không có bavia của mặt phân khuôn
•Quy trình đúc dài ( 16-48 giờ)

DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
Đúc liên tục
(continous casting)
Continuous casting. 1: Ladle. 2: Stopper. 3: Tundish. 4: Shroud.
5: Mold. 6: Roll support. 7: Turning zone. 8: Shroud. 9: Bath
level. 10: Meniscus. 11: Withdrawal unit. 12: Slab.

A: Liquid metal. B: Solidified metal. C: Slag. D: Water-cooled
copper plates. E: Refractory
 Là QT rót KL lỏng liên tục vào khuôn KL. Vật
đúc đông đặc liên tục và SP được lấy ra liên tục.
Sử dung trong các nhà máy luyện kim
kết hợp hệ thống cán kéo kim loại ở đầu ra
(12) để sản xuất các dạng phôi thanh, tấm.

DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
Đúc ly tâm
(centrifugal casting)
ĐẶC ĐIỂM
•Trong đúc ly tâm, sử dụng loại khuôn vĩnh cửu
quay với tốc độ từ 300 đến 3000 v/ph
•Đúc ly tâm có thể đứng hoặc ngang, máy nằm
ngang thì thích hợp hơn cho chi tiết hình trụ dài,
mỏng , máy đứng thích hợp cho chi tiết dang
vòng xuyến.
•Tổ chức KL mịn chặt ko tồn tại các khuyết tật rỗ
khí, rỗ co ngót.
•Ko dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao phí KL.


Alfred Krupp
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.4. CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC
Đúc trong khuôn vỏ mỏng
(shell mold casting)
Là QT đúc trong khuôn cát đặc biệt (gồm cát và
chất kết dính) mà thành khuôn mỏng chỉ 68
mm.
Đặc điểm:
Đúc được các loại vật liêu như : gang, hk nhôm, đồng
Khối lượng từ 30g cho đến 45-90kg
Độ nhẵn bề mặt khoảng 0,3-4m, độ chính xác khoảng 0,005mm

DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM
4.5.1. tính đúc của hợp kim
a. Tính chảy loãng
b. Tính co
c. Tính thiên tích
d. Tính hòa tan khí
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM
4.5.1. tính đúc của hợp kim
a. Tính chảy loãng
 Thể hiện mức độ lỏng hoặc sệt của HK lỏng
 Tính chảy loãng càng cao thì KL lỏng điền đầy khuôn càng tốt, vật đúc
nhận được càng rõ nét và chính xác.
Tính chảy loãng phụ thuộc vào:
o thành phần hóa học của HK,
o t
o
nấu chảy hoặc t
o
rót,
oloại khuôn đúc và công nghệ rót.
 Nhưng tính chảy loãng tăng thì dễ bị hòa tan khí, t
o
rót cao  Vật đúc co
nhiều.
DWE Department of Welding and Metal Technology /.

Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM
4.5.1. tính đúc của hợp kim
b. Tính co
 Là sự giảm thể tích khi kết tinh và khi làm nguội.
 HK nào có độ co ngót lớn thì khuôn đúc phải có đậu ngót và kết cấu
vật đúc hợp lý.
Kim loại/hợp kim Độ co thể tích Kim loại/hợp kim Độ co thể tích
Aluminum
Al–4.5%Cu
Al–12%Si
Carbon steel
1% carbon steel
Copper

6.6
6.3
3.8
2.5–3
4
4.9

70%Cu–30%Zn
90%Cu–10%Al
Gray iron Magnesium
White iron
Zinc

4.5
4

Expansion to 2.5
4.2
4–5.5
6.5
DWE Department of Welding and Metal Technology /.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM
4.5.1. tính đúc của hợp kim
c. Tính thiên tích
 Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc và trong nội bộ hạt 
Ảnh hưởng đến cơ tính của vật đúc.
 Thiên tích vùng: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong từng vùng vật đúc.
 Thiên tích hạt: Là sự ko đồng nhất về TP hóa học trong nội bộ hạt, tâm chứa KL khó
chảy, xung quanh chứa tạp chất và KL dễ chảy.
 Sự thiên tích này làm cho cơ, lý, hòa tính ko đồng bộ.
d. Tính hòa tan khí
 Là sự xâm nhập của các chất khí trong môi trường vào HK đúc khi
nấu, rót và kết tinh tạo ra oxit KL  Cơ tính kém đi.
 Các khí hòa tan: O
2
, H
2
, N, CO, CO
2
, H
2
O,
 Khí hòa tan vào trong KL tạo rỗ khí, tạo nên cacbit KL, nitơrit KL  KL
dòn.
DWE Department of Welding and Metal Technology /.

Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / Tel.: +84. (04). 8692204
4.5. ĐÚC CỦA CÁC HỢP KIM
4.5.2. gang
 Gang là HK có tính đúc rất tốt.
Vật liệu nấu
 Vật liệu KL: Gang thỏi, gang và thép vụn, các fero HK như Fe-Si;
Fe-Mn.
 Nhiên liệu: Than cốc 1016%; than gầy 20 22%.
 Chất trợ dung: Là chất đưa vào để khử tạp chất đưa vào xỉ; thường là CaCO
3
.
Lò nấu gang:
 Lò đứng (hay dùng); Lò ngọn lửa; Lò điện hồ quang.
 Người ta hay dùng gang xám để đúc.
 Nhiệt độ rót: 12001350
o
C.