THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC VÀ NẤU LUYỆN CHI TIẾT CHẢNG BA XE MÁY

viii

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành đúc là một ngành sản xuất chế phôi cho hầu hết các ngành công nghiệp trong thời đại
ngày nay. Từ một nghành truyền thống, ngành đúc đang trở thành một ngành công nghệ vật
liệu chủ chốt, một ngành công nghiệp hiện đại bao hàm tính khoa học và tính thực tiễn rất
cao. Nghành đúc đã không ngừng tiếp thu những thành tựa khoa học công nghệ hiện đại để
phát triển hơn, tạo ra những phôi đúc có chất lượng cao hơn đáp ứng yêu cầu phát triển
không ngừng của các ngành công nghiệp quan trọng khác như cơ khí chế tạo máy, xây
dựng…
Hiện nay với tốc độ phát triển rất mạnh của ngành cơ khí cơ khí chế tạo máy, sản xuất otô,
xe máy. Nhu cầu rất cao về các các linh kiện để lắp ghép, sửa chữa và thay thế . tuy nhiên
các chi tiết linh kiện hiện nay chủ yếu vẩn nhập khẩu từ nước ngoài với giá tương đối cao.
Các cơ sở sản xuất trong nước vẫn sản xuất với quy mô nhỏ và chất lượng còn thấp.
Trước nhu cầu cấp thiết đó, em đã chọn đề tài Luận văn tốt nghiệp “Thiết kế công nghệ đúc
và nấu luyện chi tiết chảng ba xe máy” đề tài thiết kế đúc cho chi tiết chảng ba, một chi tiết
cụ thể tương đối quan trọng trong xe máy tuy nhiên lại rất hay gặp sự cố hư hỏng .
Dưới sự hướng dẫn, chỉ dạy hết sực tận tình của thầy THS Lê Quốc Phong, em đã hoàn
thành đề tài luận văn tốt nghiệp. Mặc dù vậy, với vốn kiến thức còn ít ỏi và thiếu kinh
nghiệm thực tiễn của mình nên luận văn của em vẫn còn nhiều điều sai sót, chưa sâu sắc. Rất
mong nhận được sự góp ý, chia sẻ của quý thầy cô, bạn bè để em có thể hoàn thiện đề tài
này.








ix

MỤC LỤC

Đề mục Trang
Trang bìa i
Nhiệm vụ luận văn ii
Phiếu chấm luận văn iii
Lời cảm ơn vii
Lời nói đầu viii
Mục lục ix
Danh sách bảng biểu xi
Danh sách hình vẽ xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC 1
1.1. Hiện trạng ngành đúc 1
1.2. Cơ sở lý thuyết đúc 7
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐÚC CHI TIẾT CHẢNG BA 15
2.1. Điều kiện làm việc của chi tiết 15
2.2. Vật liệu chế tạo 16
2.3. Phân tích tính công nghệ của chi tiết 19
2.4. Lựa chọn phương pháp đúc 21
2.5. Bố trí vật đúc trong khuôn 24
2.6. Sai lệch cho phép và lượng dư 26
2.7. Thiết kế ruột 30
2.8. Thiết kế hệ thống rót và bù co 32
2.9. Thiết kế khuôn đúc và mẫu 41
2.10. Làm ruột 45

x

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NẤU LUYỆN 47
3.1. Lựa chọn lò nấu 47
3.2. Tính toán phối liệu và xỉ 53
3.3. Quy trình luyện thép 63
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72
xi


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
1. Bảng 2.1: Thành phần hóa học của thép c45 .17
2. Bảng 2.2: tính chất vật lý của của thép C45 18
3. Bảng 2.3. sai lệch cho phép đối với vật đúc 26
4. Bảng 2.4 lượng dư gia công đối với lỗ lắp ghép. .26
5. Bảng 2.5. lượng dư gia công bề mặt .27
6. Bảng 2.6. lượng co theo chiều dài của vật đúc 27
7. Bảng 2.7. Trị số độ xiên thoát khuôn. .29
8. Bảng 2.8. các thông số của ruột .31
9. Bảng 2.9. các kích thước của cốc rót dựa theo Đường kính ống rót. .36
10. Bảng 2.10. các kích thước của mạng lọc xỉ 37
11. Bảng 2.11. các kích thước rảnh dẫn 38
12. Bảng 2.12. Tính chất hỗn hợp làm khuôn 42
13. Bảng 2.13. Thành phần hỗn hợp làm khuôn .43
14. Bảng 2.14. tính chất hỗn hợp làm ruột. .46
15. Bảng 2.15. Thành phần hỗn hợp làm ruột .47
16. Bảng 3.1. kích thước liệu theo tần số dòng điện .54
17. Bảng 3.2. thành phần yêu cầu của c45 .56
18. Bảng 3.3. thành phần hóa học trong các loại gang .56

19. Bảng 3.4.thành phần hóa học trong các loại thép. .56
20. Bảng 3.5. thành phần liệu dùng để tính toán nấu luyện .57
21. Bảng 3.6. hệ số cháy hao theo thực nghiệm của lò cảm ứng. .57
22. Bảng 3.7. phần trăm đi vào xỉ của các nguyên tố trong giai đoạn OXH 59
23. Bảng 3.8. phần trăm đi vào xỉ của các nguyên tố trong giai đoạn hoàn nguyên 61
xii

24. Bảng 3.9. quy trình thao tác nấu luyện với lò cảm ứng 70

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
1. Hình 1.1 Sản lượng vật đúc gang thép (theo tấn) tại các nước 1
2. Hình 1.2. Sản lượng vật đúc kim loại màu (theo tấn) tại các nước 2
3. Hình 1.3. năng suất sản xuất vật đúc gang thép tại các nước châu Âu 3
4. Hình 1.4. Chi phí năng lượng của các khâu trong sản xuất đúc 3
5. Hình 1.5. sơ đồ quản lý thiết kế tại đa số nhà sản xuất đúc Việt Nam 4
6. Hình 1.6. Quy trình thiết kế đúc của nhà sản xuất Việt Nam. 5
7. Hình 1.7 Mô hình của khuôn mẫu 9
8. Hình 1.8 Qúa trình nóng chảy 9
9. Hình 1.9 Kỹ thuật đổ 11
10. Hình 1.10 vật đúc sau khi pha khuôn 12
11. Hình 1.11 máy làm sạch sản phẩm 12
12. Hình 1.12 Quy trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát. 13
13. Hình 1.13 Tỷ lệ các công nghệ khuôn trong sản xuất đúc 14
14. Hình 2.1. chi tiết chảng ba và khung xe trước 15
15. Hình 2.2. mô hình 3D của chi tiết 19
16. Hình 2.3. kích thước chi tiết chảng ba 20
17. Hình 2.4. Vật đúc nằm ngữa không khả thi 24
18. Hình 2.5. bố trí vật đúc theo phương án 1 24
19. Hình 2.6. bố trí vật đúc theo phương án 2 25
20. Hình 2.7. bố trí vật đúc theo phương án 3 25

21. Hình 2.8. thay đổi kết cấu khi đúc 31
22. Hình 2.9. Trước và sau khi thay đổi kết cấu 31
xiii

23. Hình 2.10. kích thước phôi đúc 30
24. Hình 2.10. hình dáng khi đặt ruột 31
25. Hình 2.11. khoảng cách giữa mẫu và hòm khuôn 33
26. Hình 2.12. vị trí rót kim loại vào vật đúc 33
27. Hình 2.13. Các thông số kích thước của mạng lọc xỉ 37
28. Hình 2.14. hình dạng tiết diện rảnh dẫn 37
29. Hình 2.15 Vị trí các nút nhiệt 39
30. Hình 2.16 quan hệ giữa tỉ số

và hệ số khuôn 40
31. Hình 2.17. cỡ hòm khuôn thường gặp 41
32. Hình 2.18. bản vẽ hòm khuôn 42
33. Hình 2.19. bản vẽ tấm mẫu 44
34. Hình 3.2. Cấu tạo của lò cảm ứng không lõi dây đồng làm mát bằng nước 49
35. Hình 3.3. Lò cảm ứng kiểu kênh 50
36. Hình 3.4. Lò phản xạ 52
37. Hinh 3.5: Quan hệ chỉ giữa chỉ số khử P và nhiệt độ 66



LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 1 SVTH: Lê hùng-V1001311
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC
1.1. HIỆN TRẠNG NGÀNH ĐÚC
1.1.1. Tình hình sản xuất

Hình 1.1 và 1.2 thể hiện tình hình sản xuất đúc năm 2002 của các nước
thông qua sản lượng (theo tấn). Đối với vật đúc gang thép (hình 1.1), Trung
Quốc tiếp tục đứng đầu thế giới và chiếm 26% tổng sản lượng toàn cầu,
tăng 9% so với năm 2001. Kế đến là Mỹ với 16%, giảm 0,5% so với năm
2001.

Hình 1.1 Sản lượng vật đúc gang thép (theo tấn) tại các nước [20].

Theo thống kê sản lượng vật đúc kim loại màu (hình 1.2), Mỹ đang dẫn đầu
trong hầu hết các loại hợp kim, chiếm 26% tổng sản lượng toàn cầu, tăng
2% so với năm 2001. Đứng thứ 2 là Nhật chiếm 13%, trong đó vật đúc hợp
kim nhôm chiếm 97% trong tổng sản lượng vật đúc kim loại màu của nước
này. Trung Quốc chiếm 11%. Mê-hi-cô có tốc độ tăng nhanh nhất chiếm
6% so với 2,9% của năm 1995.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 2 SVTH: Lê hùng-V1001311


Hình 1.2. Sản lượng vật đúc kim loại màu (theo tấn) tại các nước [20].

Khách hàng chính của ngành đúc là công nghiệp ô-tô (chiếm 50% thị phần), kỹ
thuật nói chung (30%) và xây dựng (10%). Trong đó, hơn 60% vật đúc gang
được dùng trong công nghiệp ô-tô, còn vật đúc thép được dùng chủ yếu trong
ngành xây dựng, chế tạo máy và valve công nghiệp.
Tình hình sản xuất đúc ghi nhận sự nổi lên của các nước đang phát triển như
Trung Quốc, Ấn Độ, Bra-xin, Mê-hi-cô…

1.1.2. Qui mô nhà sản xuất
Sản xuất đúc ngày càng dùng ít nhân công, xưởng do mức độ tự động hóa tăng.

Mối quan hệ giữa qui mô xưởng, năng xuất và nhân công được thể hiện ở hình 3.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 3 SVTH: Lê hùng-V1001311


Hình 1.3. năng suất sản xuất vật đúc gang thép tại các nước châu Âu [20].

1.1.3. Chí phí và Lợi nhuận
Ngành đúc chi phí nhiều năng lượng, chủ yếu là khí thiên nhiên và điện. Trong
đó, nấu luyện là khâu tiêu tốn nhiều năng lượng nhất khi chiếm 55% tổng năng
lượng sử dụng. Kế đến là các khâu làm khuôn và ruột, chiếm 20%.

Hình 1.4. Chi phí năng lượng của các khâu trong sản xuất đúc [20].
Trong thời gian gần đây, ngành đúc tại một số nước phát triển sa sút vì công
nghiệp ô-tô đi xuống và chịu sự cạnh tranh gay gắt từ các nước đang phát triển
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 4 SVTH: Lê hùng-V1001311
như Trung Quốc, Ấn Độ, Bra-xin, Mê-hi-cô… Theo đó, giá trị gia tăng của vật
đúc được sản xuất tại các nước phát triển giảm. Điển hình là Mỹ, nơi giá trị gia
tăng giảm 5,4% trong giai đoạn 2000-2004.
1.1.4. Hiện trạng ngành Đúc Việt Nam
Doanh nghiệp sản xuất đúc Việt Nam gặp hai vấn đề lớn sau: thiếu mô hình quản
lý thiết kế hợp lý và thiếu vốn và định hướng đầu tư. Cụ thể:
- Mô hình quản lý quy trình thiết kế của nhà sản xuất đúc Việt Nam
Hiện nay, mô hình quản lý thiết kế của nhà sản xuất đúc Việt Nam được tổ chức
theo công đoạn. Trong đó, mỗi công đoạn độc lập với nhau, nếu một công đoạn
gặp vấn đề thì nhà sản xuất phải mất rất nhiều thời gian (quay lại từ đầu) để hiệu
chỉnh thiết kế. Điều này làm tăng thời gian và chi phí thiết kế.

Hình 1.5. sơ đồ quản lý thiết kế tại đa số nhà sản xuất đúc Việt Nam.
Một nguyên nhân khác khiến thời gian và chi phí thiết kế cao là quá trình phát
triển sản phẩm phải trải qua nhiều lần sản xuất thử. Thông thường, sau khi nhận
yêu cầu của khách hàng, nhà sản xuất tiến hành thiết kế đúc theo kinh nghiệm và
sản xuất thử. Nếu không thành công, nhà sản xuất sẽ liên hệ với khách hàng để
hiệu chỉnh thiết kế. Tuy nhiên, vì đã sản xuất thử nên thời gian chuẩn bị và chi
phí sản xuất đã tăng (hình 1.6).
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 5 SVTH: Lê hùng-V1001311


Hình 1.6. Quy trình thiết kế đúc của nhà sản xuất Việt Nam.
Đường đậm chỉ những công đoạn tốn nhiều chi phí. Khung lớn gồm những công
đoạn trong nhà máy đúc.
Công tác thiết kế không dự toán đúng chi phí sản xuất- cơ sở đưa ra báo giá cho
khách hàng. Điều này do tính đa dạng của vật đúc nên mô hình tính toán chi phí
sản xuất không giống nhau cho những vật đúc khác nhau. Từ đó, nhà sản xuất có
thể đưa ra báo giá không chính xác, đôi lúc gây tổn thất cho chính mình và khách
hàng.

LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 6 SVTH: Lê hùng-V1001311
- Thiếu vốn và định hướng đầu tư
Đa số nhà sản xuất đúc có trình độ công nghệ, thiết bị lạc hậu, sản xuất vật đúc
trung bình cộng với tỷ lệ phế phẩm cao nên lợi nhuận kinh doanh thấp. Thêm vào
đó, chính phủ, công chúng và nhà sản xuất chưa hiểu hết ưu điểm của chi tiết đúc
và vai trò của công nghệ đúc đối với nền kinh tế. Kết quả là trong thời gian dài

ngành thiếu sự quan tâm và vốn đầu tư để phát triển.
Gần đây, trong điều kiện có vốn, phần lớn doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ
đúc mới, tự động hóa dây chuyền sản suất, thiết bị phân tích - kiểm tra… Hiển
nhiên, điều này mang lại những chuyển biến tích cực nhưng chưa thể giúp ngành
phát triển lên mức cao hơn vì thiết bị phân tích - kiểm tra không giúp giảm phế
phẩm (chỉ giảm lượng hàng bị trả về), công nghệ mới và năng suất tăng chỉ làm
tăng thiệt hại nếu thiết kế chưa tốt (theo thống kê, 90% khuyết tật đúc có nguyên
nhân từ lỗi thiết kế).
Mặt khác, vì hiệu quả đầu tư của các doanh nghiệp đi trước chưa đạt yêu cầu nên
không tạo ra động lực cho cho các doanh nghiệp cùng ngành.

- Tổng kết
Tình hình sản xuất đúc cho thấy nhu cầu vật đúc của các nước phát triển lớn và
dần phụ thuộc vào nhập khẩu. Ngoài ra, nó còn ghi nhận sự nổi lên của các nước
đang phát triển. Điều này cho thấy khuynh hướng chuyển ngành đúc từ các nước
phát triển sang các nước đang phát triển.
Việc ứng dụng những công nghệ, thiết bị và công cụ cập nhật, hiện đại cùng với
đòi hỏi ngày một khắc khe từ khách hàng đã biến vật đúc từ hàng hóa thông dụng
thành sản phẩm có giá trị gia tăng.
Trước tình hình trên, nhà sản xuất Việt Nam có cơ hội phát triển hơn. Để tận
dụng cơ hội, nhà sản xuất cần cải thiện trình độ thiết kế và có định hướng đầu tư
hợp lý. Qua tìm hiểu hoạt động, xu hướng của ngành trên thế giới ta thấy Kỹ
Thuật Đồng Thời có thể giải quyết được bài toán tăng trình độ thiết kế và định
hướng đầu tư cho nhà sản xuất Việt Nam.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 7 SVTH: Lê hùng-V1001311
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÚC
1.2.1. Định nghĩa
Đúc là quá trình điền đầy kim loại ở thể lỏng vào lòng khuôn đúc có hình dạng

kích thước định sẵn. Sau khi kim loại đông đặc ta thu được sản phẩm tương ứng
với lòngkhuôn. Sản phẩm đó gọi là vật đúc.
Nếu đem vật đúc gia công như gia công cắt gọt gọi là phôi đúc.
Mọi vật liệu nhỏ: gang, thép,hợp kim màu, vật liệu phi kim khi nấu chảy, đều
đúcđược.
Tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp.
Có khối lượng lớn mà các gia công phôi khác không thực hiên được.
1.2.2. Vai trò của công nghệ đúc
Công nghệ đúc hiện là tứ đại thiên vương trong chuyên ngành kim loại và
hợp kim cho nên việc hiểu rõ về công nghệ là điều vô cùng cần thiết.
Theo xu hướng hiện nay đúc có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống.Đúc
có vai trò quan trọng đối với nền kinh tế. Tuy nhiên, ở nước ta vẫn chưa quan
tâm nhiều đến vai trò của nó, ví như:những lợi ích từ việc sản xuất các chi tiết
thay thế, vai trò trong đời sống hằng ngày.Thêm vào đó, một số nhà sản xuất,
quản lý và chuyên viên kỹ thuật chưa hiểu được sự khác biệt của chi tiết được
chế tạo từ đúc và từ các phương pháp khác.Kết quả là thiếu cơ hội cho các nhà
sản xuất. Sản xuất đúc được phát triển rất mạnh và được sử dụng rấtrộng rãi
trong các ngành công nghiệp, khối lượng vật đúc trung bình chiếm khoảng
40%đến 80% tổng khối lượng máy móc, trong ngành cơ khí khối lượng vật đúc
chiếm đến 90% mà giá thành chỉ chiếm có 20% đến 25%. Ứng dụng lớn nhất là
xe hơi và xe tải hạng nhẹ vào khoảng 31%. Các lĩnh vực khác bao gồm xây dựng,
khai khoáng và dầu khí khoảng 6%, đường ống và khớp nối 15%, máy bơm và
nén khí 3%, đô thị 3%, đường sắt 6%, máynông nghiệp6%, van 5%, động cơ đốt
trong 5%.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 8 SVTH: Lê hùng-V1001311
1.2.3. Yêu cầu của một kết cấu kim loại
Bảo quản quy trình công nghệ làm khuôn đơn giản, thuận tiện.
Để xác định vị trí lòng khuôn trong khuôn đúc để tạo ra hướng kết tinh đúng

nhằm nâng cao chất lượng hợp kim đúc loại bỏ các khuyết tật đúc.
Bảo đảm cho quy trình công nghệ gia công cắt gọt được thuận tiện.
Bảo đảm cơ tính vật đúc.
Trong sản xuất đúc, vật đúc được phân chia thành khối lượng gồm:
Nhỏ, trung bình, và lớn.
Vật đúc nhỏ ≤100 kg.
Vật đúc trung bình 100 ÷ 150 kg.
Vật đúc lớn > 500 kg.
Tính chất sản xuất:
Đơn chiếc: 1 ÷ 50 vật đúc / năm.
Hàng loạt: Nhỏ : 50 ÷ 100 vật đúc / năm.
Vừa: 100 ÷ 1000 vật đúc / năm.
Lớn: 1000 ÷ 10.000 vật đúc / năm.
Hàng khối: > 10.000 vật đúc / năm Sản xuất: Lỗ ϕ ≥ 50 mm → đơn chiếc.
Lỗ ϕ ≥ 30 mm → hàng loạt.
Lỗ ϕ ≥ 20 mm → hàng khối.
- Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật
liệu ở dạng chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn
mẫu. Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại.
Công nghệ đúc được chia thành hai loại chính: đúc thông thường và đúc đặc
biệt.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 9 SVTH: Lê hùng-V1001311
Đúc thông thường là công nghệ có từ cổ xưa, đúc thông thường được thực
hiện với các khuôn cát.
Đúc đặc biệt là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác
biệt về nguyên liệu vàcông nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật
đúc.
Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Thường có các dạng: Đúc

trong khuôn kimloại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công
nghệ đúc đặc biệt khác.
1.2.4. Các yếu tố cơ bản trong quá trình đúc.
a. Khuôn khoang (khuôn mẫu).
Trong khi thực hiện một khoang khuôn với hình dạng và kích thước mong
muốn, người ta phải ghi nhớ trong đầu những yếu tố co rút của kim loại kiên
cố hóa. Các khoang chứa trong chính nó tất cả các phức tạp của hình dạng của
các thành phần đã hoàn thành mong muốn khuôn mẫu khoang.
Lựa chọn vật liệu khuôn phải cũng rất quan trọng vì nó phải có khả năng tái
tạo chi tiết mong muốn. Các vật liệu khuôn không nên bị ảnh hưởng đáng kể
bởi các kim loại nóng chảy mà nó phải có.Trong trường hợp khuôn mẫu tiêu
hao, một khuôn mẫu mới phải được chuẩn bị cho mỗi lần đúc.
Trong khi đó, khuôn mẫu có thể tái sử dụng hoặc vĩnh viễn có thể được sử
dụng nhiều hơn một lần.Loại thứ hai được làm từ vật liệu có thể chịu được đúc
lặp đi lặp lại. Các khuôn mẫu thường rất tốn kém vì đây là những làm bằng
kim loại hoặc than chì, được sử dụng để chạy sản xuất lớn. Đối với sản xuất số
lượng nhỏ hơn, các khuôn mẫu tiêu hao thường được ưa thích, đơn giản chỉ vì
khía cạnh kinh tế của họ.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 10 SVTH: Lê hùng-V1001311

Hình 1.7 Mô hình của khuôn mẫu[19]
b. Quy trình nóng chảy.
Mục tiêu của quá trình nóng chảy là
 Cung cấp vật liệu nóng chảy ở nhiệt độ thích hợp.
 Cung cấp vật liệu nóng chảy ở số lượng mong muốn.
 Chất lượng chấp nhận được.
 Chi phí hợp lý.

Hình 1.8 Qúa trình nóng chảy

c. Kỹ thuật đổ
Nó là một kỹ thuật rót các kim loại nóng chảy vào các khuôn. Phải có quy
định cho không khí hoặc khí bên trong các khuôn mẫu thoát ra khi các kim loại
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 11 SVTH: Lê hùng-V1001311
nóng chảy được rót vào khuôn. Khi các kim loại nóng đi vào khuôn khoang
(khuôn mẫu), nó có thể tạo ra các loại khí khác nhau do phản ứng hóa học. Các
thiết kế khuôn phải cho phép các khi này thoát ra (lỗ thông khí), để các kim loại
nóng chảy có thể chạy lấp đầy vào các hốc khuôn hoàn toàn. Điều đó giúp cho
vật đúc được sản xuất không bị lỗi, đầy đủ các thành phần chi tiết và chất lượng
của vật đúc.

Hình 1.9 Kỹ thuật đổ[19]
d. Quy trình kiên cố hóa
Thiết kế tốt hơn và kiểm soát ở giai đoạn này sẽ giúp trong việc sản xuất ra
sản phẩm chất lượng. Các thiết kế khuôn nên được tính toán để hạn chế độ co
xảy ra trong quá trình làm mát của các kim loại. Điều này giúp ngăn ngừa các
loại crack trên vật đúc khi quá trình vật đúc từ nóng chuyển sang mát của nó là
thấp. Hơn nữa, các nhà thiết kế cũng nên cẩn thận khi thực tế là độ xốp và co rút
có thể xảy ra trong quá trình cố định vật đúc.Một sản phẩm đúc chất lượng phải
được khắc phục các lỗi.
e. Khuôn diệt
Sau khi kiên cố hóa thích hợp, vật đúc nên được loại bỏ khỏi khuôn. Nói
chung, khuôn mẫu tiêu hao được chia ra và bị phá hủy sau khi vật đúc được sản
xuất mà không có bất kỳ khó khăn. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng khuôn mẫu có
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 12 SVTH: Lê hùng-V1001311
thể sử dụng lại có thể gây ra những thách thức lớn từ quan điểm thiết kế về việc
loại bỏ các vật đúc từ khuôn mẫu cố định.

Hình 1.10 vật đúc sau khi pha khuôn
f. Làm sạch, hoàn thiện và kiểm tra
Quá trình làm sạch các vật đúc cũng khác nhau, hoàn thiện, và các công tác
kiểm tra được thực hiện sau khi đưa vật đúc ra khỏi khuôn. Vật liệu không liên
quan (phụ gia, kim loại khác tạo hình) được gắn vào trong khoang, và các vật
liệu được gắn vào bề mặt đúc tất cả phải được loại bỏ.


Hình 1.11 máy làm sạch sản phẩm[21]

LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 13 SVTH: Lê hùng-V1001311
- Ví dụ quy trình sản xuất đúc trong khuôn cát có thể được tóm tắt như sau:


Hình 1.12 Quy trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát.

- Bộ phận kỹ thuật căn cứ theo bản vẽ chi tiết, lập ra bản vẽ vật đúc, trong đó có
mặt phânkhuôn, lõi, độ dốc đúc, lượng dư gia công cơ khí, dung sai, độ co ngót
của kim loại khi đông đặc,….
- Bộ mẫu là một số các mẫu khác nhau như: tấm mẫu, mẫu hệ thống rót, đậu
ngót. Trongđó mẩu đúc và lõi là hai bộ phận chủ yếu.Mẫu đúc dùng để chế tạo
lòng khuôn đúc trong hỗn hợp làm khuôn, hợp lõi dùng để làm lõi nếu có. Mẫu,
hộp lõi thường do xưởng mộc sản xuất.
- Khuôn, mẫu, hộp lõi thường làm thành hai nửa lắp lại với nhau bằng các chốt

định vị.
- Khuôn đúc và lõi thường phải sấy khô để tăng cơ tính và khả năng thông khí.
- Bộ phận nấu chảy kim loại phải phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm khuôn.
Lắp ráp khuôn để tiến hành rót kim loại lỏng vào cho kịp lúc.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 14 SVTH: Lê hùng-V1001311
- Sau khi kim loại đông đặc, vật đúc được hình thành trong khuôn, tiến hành phá
lõi, kiểm tra vật đúng bằng thủ công hoặc bằng máy.
- Kiểm tra lại khâu cuối cùng, gồm kiểm tra hình dáng và kích thước, chất lượng
bêntrong vật đúc.
- Người ta có quan niệm rằng đúc bằng khuôn cát có năng suất không cao, sản
phẩm đúc kém chính xác, muốn có độ chính xác cao hơn phải qua gia công cơ
khí lại. Điều đó đúng đối với khuôn cát, đất sét, do thông thường làm bằng tay
nhưng nếu người thợ có tay nghề cao biết tính toán độ hao hụt, dung sai co giản
của kim loại thì điều này có thể khắc phục được. Những năm gần đây nhờ sử
dụng các hỗn hợp các có thành phần và tính chất mới, nhờ đẩy mạnh cơ khí hóa,
tự đọng hóa trong sản xuất đúc nên năng suất đúc được tăng lên rõ rệt, chất lượng
đúc cũng được làm trên máy nhất là những máy ép áp lực cao chiếm ưu thế rất
nhiều, có thể cạnh tranh với một số phương pháp đặc biệt về độ chính xác và độ
nhẵn bề mặt của sản phẩm đúc. Có thể nói rằng cho đến ngày nay khuôn cát vẫn
chiếm gữ vai một vai trò quan trọng trong ngành sản xuất đúc.

Hình 1.13 Tỷ lệ các công nghệ khuôn trong sản xuất đúc[19]
1- Khuôn cát tươi; 2- Cát khô; 3- Khuôn cát tự rắn;
4- Khuôn kim loại; 5- Khuôn đúc đặc biệt khác.

LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 15 SVTH: Lê hùng-V1001311

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ ĐÚC
2.1. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT
Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết là rất cần thiết cho quá trình thiết kế
đúc, từ đó có thể đề ra các phương pháp chế tạo vật đúc phù hợp.

Hình 2.1. chi tiết chảng ba và khung xe trước [8]
- Chảng ba là chi tiết rất quan trọng trong xe máy, nó có nhiệm vụ gắn
kết cặp phuộc trước và trục cổ lái tạo ra bộ khung của bánh xe trước .
chảng ba giúp giới hạn phạm vi xoay của trục lái ,phân phối lực tác
động từ bánh trước ngoài ra nó còn có tác dụng chịu lực, giảm sốc giúp
xe cân bằng và ổn định trong khi hoạt động
- Chi tiết làm việc trong điều kiện rung động ,tải trọng thay đổi ,chịu
lựu uốn và bẻ cong từ hai bên
- Do vậy chi tiết yêu cầu phải có cơ tính tốt , độ cứng độ bền phải cao
(kéo ,xoắn ). Chi tiết yêu cầu độ chính xác khá cao ở những lỗ lắp
ghép .



LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 16 SVTH: Lê hùng-V1001311
2.2. VẬT LIỆU CHẾ TẠO
2.2.1. Lựa chọn vật liệu
2.2.1.1. Thép cacbon hóa tốt
Thành phần Cacbon trong giới hạn từ 0,3-0,5% đảm bảo kết hợp tốt nhất giữa
các về chỉ tiêu về cơ tính: độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai (cơ tính tổng hợp)
trong thực tế sử dụng phổ biến nhất là 0,35-0,45%C .
Thường sử dụng các mác sau : C35 ,C40 ,C45, C50 nhưng thông dụng nhất là
C45.

Chế độ nhiệt luyện là tôi và ram cao , lõi của chi tiết sẽ có cơ tính tổng hợp cao
để chịu được tải trọng tỉnh và va đập , tổ chức nhận được là xoocbit ram ( độ
cứng 25-30 HRC). Tổ chức này có tác dụng tạo được độ bóng cao khi cắt gọt và
giúp cho chuyển biến xảy ra nhanh chóng , nhận được mactenxit nhỏ mịn . ngoài
ra có thể tạo cho bề mặt có độ cứng cao và tính chống mài mòn lớn bằng cách tôi
bề mặt và ram thấp ( độ cứng đạt 52-58 HRC).
Đặc điểm của nhóm thép này là đáp ứng được các yêu cầu đề ra nhưng ở mức
thấp. Cụ thể như sau :
- Độ bền thấp do độ thấm tôi nhỏ, độ bền 750-850 MN/m2.
- Không làm được các chi tiết lớn và hình dạnh phức tạp do tôi trong nước.
- Rẻ và có tính công nghệ tốt.
2.2.1.2. Thép cacbon đàn hồi
Thép cacbon đàn hồi là loại thép có thành phần cacbon tưng đối cao : 0,55-
0,65%C .
Các mác thép thông dụng : C55 , C60 , C65 ,C70 . có thể thêm mangan ,silit để
nâng cao giới hạn đàn hồi và độ cứng .
Đặc điểm làm việc của chi tiết là chịu tải trọng tỉnh và va đập cao nhưng không
được phép biến dạng dẻo .
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 17 SVTH: Lê hùng-V1001311
Giới hạn đàn hồi cao, khả năng chống biến dạng dẻo lớn . tỉ lệ
/
dh b
 
vào
khoảng 0,85 - 0,95.
Độ cứng khá cao , độ dẻo và dai thấp để tránh biến dạng dẻo và không bị phá hủy
dòn .
Giới hạn bền mỏi cao phù hợp với điều kiện tải trọng thay đổi có chu kỳ .

Chế độ nhiệt luyện tôi và ram trung bình tạo ra tổ chức trôxtit ram .
2.2.1.3. Lựa chọn vật liệu
Chảng ba là chi tiết rất quan trọng trong xe máy, cần đảm bảo không bị gãy đột
ngột trong một số trường hợp gặp chấn động mạnh , đối với thép cacbon đàn hồi
có độ bền và giới hạn đàn hồi rất cao tuy nhiên khi qua giới hạn đàn hồi sẽ bị phá
hủy đột ngột. trong khi đó thép cacbon hóa tốt có độ bền đảm bảo và sự phá hủy
dẻo có dấu hiệu báo trước , đảm bảo tính an toàn trong khi hoạt động .
Thép hóa tốt c45 có tính chất rất ưu việt :độ bền ,độ dẻo ,độ dai đều cao. Thép
được sử dụng rất phổ biến trong các chi tiết kết cấu máy nhỏ và trung bình .
Với các phân tích đả nêu ở trên chúng ta thấy rằng vật liệu thép cacbon hóa tốt
c45 phù hợp với chi tiết của chúng ta
2.2.2. Các tính chất của vật liệu đúc
Sau đây là một số tính chất của thép C45 theo tiêu chuẩn AISI :
- Thành phần hóa học :





Bảng 2.1. Thành phần hóa học thép c45 [12]

Mác
thép
Thành phần hoá học (%)
C Si Mn Ni Cr P S
C45
0.42-
0.50
0.17-
0.37

0.60-
0.90
0.30
Max
0.25
Max
0.040
max
0.050
max
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 18 SVTH: Lê hùng-V1001311
- Các tính chất vật lý :
Mác
thép
Độ
bền
kéo
đứt
Giới hạ
n
chảy

Tỷ trọng
Độ giãn
dài tại
điểm gãy

Modun

đàn hồi

Hệ số
Poisson

N/mm²

N/mm²

(×1000
kg/m
3
)
(50 mm) (GPa)
C45 565 310
7.85 10% 200
0.29
Bảng 2.2. tính chất vật lý của C45 [12]
Nhiệt dung riêng [J / GK]: 0,48
Độ dẫn nhiệt : 46 W / mK
Nhiệt nóng chảy : 1520ºC
Độ cứng Brinell (HB) 160-220 (ủ)
Chế độ nhiệt luyện :
- Sau khi tạo phôi, cần tiến hành ủ hoàn toàn ( áp dụng cho thép trước
cùng tích ) với đặc điểm nung nóng thép tới trạng thái hoàn toàn
là austenit, với nhiệt độ ủ là :
T = 825 ÷835 oC
Mục đích của ủ hoàn toàn là:
 Làm nhỏ hạt: nếu chỉ nung nóng quá Ac3 khoảng 20÷30
0C thì hạ t austenit thu được vẫn nhỏ, nên khi làm nguội tiếp

theo tổ chức ferit + peclit nhận được cũng có hạt nhỏ.+) Làm giảm
độ cứng và tăng độ dẻo để dễ cắt gọt và dập nguội với độcứng
đạt được là HB = 160÷200.
LVTN: TK đúc-nấu luyện chi tiết chảng ba

GVHD: THS Lê Quốc Phong 19 SVTH: Lê hùng-V1001311
 Sau khi ủ hoàn toàn thép ta tiến hành các biện pháp gia công cơ
khí để đạtđược hình dạng yêu cầu.
- Nhiệt luyện kết thúc:
 Bước đầu tiên là tạo cho lõi có cơ tính tổng hợp cao để chịu được
tảitrọng tĩnh và va đập bằng cách tôi + ram cao đạt tổ chức xoocbit ram
với độ cứng HB = 240 ÷280( HRC = 25÷30). Ngoài ra hai tổ chức này còn
có tác dụng phụ nhưng khá quan trọng là: Giúp tạo ra độ bóng cao khi gia
công tinh tiếp theo đúng như hình dạng và kích thước yêu cầu
 Tạo cho bề mặt độ cứng cao và tính chống mài mòn lớn bằng tôi bề mặt
và ram thấp

2.3. PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT
Tính công nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm
hoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lượng kim loại tiêu hao là thấp nhất,
lượng dư gia công là nhỏ nhất, giá thành sản phẩm sau khi gia công là
thấp nhất trong một điều kiện sản xuất nhất định.


Hình 2.2. mô hình 3D của chi tiết
- Đối với các chi tiết nói chung, bề mặt làm việc chủ yếu là các bề mặt
của những lỗ chính vì vậy khi thiết kế cần chú ý đến kết cấu của nó
như: