gaiso trinhg cong nghẹ kim loai

TỔNG CỤC KỸ THUẬT
TRƯỜNG SỸ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

TP. HỒ CHÍ MINH - 2009


TỔNG CỤC KỸ THUẬT
TRƯỜNG SỸ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
(Giáo trình dùng cho đào tạo SQKT, CĐKT)

TP. HỒ CHÍ MINH - 2009


Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân sự mong được bạn đọc góp ý kiến phê bình
(Quyết định ban hành số: . . . . . /QĐ-SQKTQS ngày . . . . tháng . . . . năm 2009)

TÁC GIẢ
Chủ biên: Thượng tá, Thạc sĩ Nguyễn Thanh Toàn
Tham gia biên soạn: Thượng tá, Kỹ sư Nguyễn Trường Sơn


MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................4
BÀI MỞ ĐẦU ............................................................................................... ......5
I. Các khái niệm cơ bản trong quá trình sản xuất cơ khí ........................ ......5
II. Dạng sản xuất và phương pháp tổ chức sản xuất ................................ ......8

Câu hỏi ôn tập bài mở đầu .................................................................. ......10
Chương 1. CÔNG NGHỆ ĐÚC KIM LOẠI............................................... ......11
1.1. Khái niệm, đặc điểm chung công nghệ đúc kim loại......................... ......11
1.2. Đúc trong khuôn cát ............................................................................. ......12
1.2.1. Sơ lược qui trình công nghệ đúc trong khuôn cát ..................... ......12
1.2.2. Các bộ phận cơ bản của một khuôn đúc ................................... ......12
1.2.3. Công nghệ chế tạo bộ mẫu và hộp lõi ........................................ ......13
1.2.4. Phương pháp đúc trong khuôn cát .............................................. ......25
1.3. Một số phương pháp đúc đặc biệt........................................................ ......41
1.3.1. Khái niệm chung ......................................................................... ......41
1.3.2. Phương pháp đúc áp lực .............................................................. ......42
1.3.3. Phương pháp đúc ly tâm .............................................................. ......43
1.3.4. Phương pháp đúc mẫu chảy ....................................................... ......45
1.3.5. Phương pháp đúc liên tục ............................................................ ......47
1.3.6. Đúc khuôn vỏ mỏng .................................................................... ......48
1.4. Đặc điểm công nghệ đúc một số hợp kim........................................... ......50
1.4.1. Đặc điểm đúc gang xám .............................................................. ......50
1.4.2. Đúc thép ....................................................................................... ......50
1.4.3. Đúc hợp kim màu ......................................................................... ......51
1.5. Kiểm tra vật đúc.................................................................................... ......51
1.5.1. Các dạng khuyết tật của vật đúc ................................................. ......51
1.5.2. Kiểm tra và sửa chữa khuyết tật của vật đúc .............................. ......53
Câu hỏi ôn tập chương 1 ...................................................................... ......56
Chương 2. GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC ................................ ......57
2.1. Nguyên lý gia công áp lực ..................................................................... ......57
2.1.1. Khái niệm chung.......................................................................... ......57
2.1.2. Sự biến dạng của kim loại ........................................................... ......61
2.1.3. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tính chất của kim loại ....... ......64
2.1.4. Nung nóng kim loại .................................................................... ......69
2.2. Phương pháp cán, kéo và ép chảy kim loại ........................................ ......73

2.2.1. Phương pháp cán kim loại ........................................................... ......73
2.2.2. Phương pháp kéo kim loại ........................................................... ......77
2.2.3. Phương pháp ép chảy kim loại .................................................... ......80
2.3. Phương pháp rèn kim loại .................................................................... ......84
2.3.1. Rèn tự do....................................................................................... ......84
2.3.2. Rèn khuôn .................................................................................... ......93
2.4. Dập tấm ................................................................................................. ......97
2.4.1. Khái niệm chung.......................................................................... ......97
2.4.2. Các nguyên công dập tấm .......................................................... ......98
1


2.4.3. Thiết bò và dụng cụ dập tấm ....................................................... ......106
Câu hỏi ôn tập chương 2 ...................................................................... ......108
Chương 3. CÔNG NGHỆ HÀN KIM LOẠI............................................... ......109
3.1. Khái niệm, đặc điểm và phân loại các phương pháp hàn ................. ......109
3.1.1. Khái niệm .................................................................................... ......109
3.1.2. Đặc điểm chung của công nghệ hàn ......................................... ......109
3.1.3. Phân loại các phương pháp hàn ................................................ ......110
3.1.4. Các quá trình vật lý và luyện kim khi hàn nóng chảy .............. ......110
3.1.5. Tính hàn của kim loại và hợp kim ............................................ ......118
3.2. Công nghệ hàn hồ quang tay ............................................................... ......119
3.2.1. Hồ quang hàn ............................................................................. ......119
3.2.2. Que hàn hồ quang tay ................................................................. ......122
3.2.3. Trình tự hàn hồ quang tay .......................................................... ......125
3.2.4. Thiết bò hàn hồ quang tay ........................................................... ......121
3.3. Một số phương pháp hàn hồ quang .................................................... ......130
3.3.1. Phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc hàn .......... ......130
3.3.2. Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ .............................. ......132
3.4. Công nghệ hàn và cắt kim loại bằng khí ........................................... ......135

3.4.1. Đặc điểm của các khí hàn và cắt ............................................... ......135
3.4.2. Ngọn lửa hàn ............................................................................. ......135
3.4.3. Trang thiết bò hàn khí oxy-acetylen ............................................ ......136
3.4.4. Phương pháp di chuyển mỏ hàn ................................................ ......139
3.5. Đặc điểm công nghệ hàn của một số kim lọai và hợp kim .............. ......140
3.5.1. Hàn gang .................................................................................... ......140
3.5.2. Hàn Hàn kim loại màu và hợp kim màu .................................. ......144
Câu hỏi ôn tập chương 3 ...................................................................... ......146
Chương 4. CÔNG NGHỆ CẮT GỌT KIM LOẠI ..................................... ......147
4.1 Những khái niệm cơ bản ...............................................................................147
4.1.1. Khái niệm gia công cắt gọt kim loại .................................................147
4.1.2. Các bề mặt trên phôi đang gia công ..................................................147
4.1.3. Các chuyển động khi cắt gọt ..............................................................148
4.1.4. Dụng cụ cắt kim loại ..........................................................................149
4.1.5. Kết cấu dao tiện ngoài đầu thẳng ......................................................150
4.1.6. Vật liệu làm dao .................................................................................151
4.1.7. Thông số hình học phần cắt của dao ................................................154
4.2. Các hiện tượng vật lý khi cắt ......................................................................159
4.2.1. Quá trình hình thành phoi và các dạng phoi....................................159
4.2.2. Lẹo dao trong quá trình cắt kim loại..................................................161
4.2.3. Hiện tượng cứng nguội .......................................................................162
4.2.4. Hiện tượng co rút phoi ........................................................................163
4.2.5. Ứng suất dư ........................................................................................164
4.2.6. Nhiệt sinh ra khi cắt ..........................................................................164
4.2.7. Rung động khi cắt ..............................................................................165
4.2.8. Các dạng mòn dao ..............................................................................165
4.3. Phương pháp tiện kim loại ..........................................................................166
2

4.3.1. Đặc điểm tạo hình trên máy .............................................................166
4.3.2. Các loại đồ gá vạn năng kèm theo máy tiện......................................166
4.3.3. Phân loại máy tiện ..............................................................................170
4.4. Phương pháp bào ,xọc ..................................................................................172
4.4.1. Đặc điểm .............................................................................................172
4.4.2. Dao bào, xọc .......................................................................................173
4.4.3. Máy bào, xọc .......................................................................................174
4.4. Phương pháp phay kim loại .........................................................................174
4.4.1. Đặc điểm công nghệ của phay ...........................................................174
4.4.2. Dao phay..............................................................................................176
4.4.3. Các yếu tố cắt khi phay ......................................................................178
4.4.4. Máy phay .............................................................................................180
4.5. Phương pháp khoan, khoét, doa..................................................................184
4.5.1. Đặc điểm công nghệ ...........................................................................184
4.5.2. Dụng cụ cắt trên máy khoan, doa ......................................................185
4.5.3. Chế độ cắt khi khoan, khoét, doa .......................................................188
4.5.4. Các phương pháp mài dụng cụ để tăng tuổi bền...............................188
4.5.5. Các loại máy khoan và công dụng .....................................................189
4.5.6. Máy doa ..............................................................................................193
4.6. Phương pháp mài kim loại ..........................................................................194
4.6.1. Đặc điểm cắt gọt của mài ...................................................................194
4.6.2. Đá mài ................................................................................................195
4.6.3. Các phương pháp mài ........................................................................198
Câu hỏi ôn tập chương 4 ...................................................................... ......201
Chương 5. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ĐẶC BIỆT ................................... ......203
5.1. Một số công nghệ gia công mới............................................................ ......203
5.1.1. Gia công bằng tia lửa điện (Electric Discharge Machining-EDM) .204
5.1.2. Gia công bằng chùm tia điện tử (Electric Bim Machining-EBM) ...208
5.1.3. Gia công bằng chùm tia laser (Laser Beam Machining-LBM) . ......209
5.1.4. Gia công điện hóa (Eletro Chemical Machining - ECM) .......... ......211

5.2. Gia công trên máy NC, CNC ............................................................... ......219
5.2.1. Các khái niệm cơ bản về điều khiển số ................................ ......219
5.2.2. Máy điều khiển số .................................................................. ......227
5.2.3. Dụng cụ dùng cho máy gia công NC, CNC .......................... ......232
5.2.4. Lập trình gia công ................................................................. ......232
Câu hỏi ôn tập chương 5 ...................................................................... ......246
Tài liệu tham khảo ............................................................................... ......247

3


LỜI NÓI ĐẦU
Nâng cao chất lượng đào tạo só quan, nhân viên chuyên môn kỹ thuật là
nhiệm vụ hàng đầu của các nhà trường trong Quân đội nói chung và Trường ta nói
riêng. Nhà trường đang tiến hành đào tạo só quan kỹ thuật và tiến tới đào tạo bậc
đại học. Trong lộ trình đó có việc hoàn thiện giáo trình, tài liệu tham khảo. Nhằm
nâng cao chất lượng giảng dạy, đáp ứng yêu cầu giảng dạy của giáo viên và tham
khảo của học viên, sinh viên Nhà trường, chúng tôi mạnh dạn biên sọan cuốn giáo
trình “Công nghệ kim loại”.
Giáo trình gồm có bài mở đầu và 5 chương:
Chương 1. Công nghệ đúc kim loại
Chương 2. Gia công kim loại bằng áp lực
Chương 3. Công nghệ hàn kim loại
Chương 4. Công nghệ gia công cắt gọt
Chương 5. Công nghệ gia công đặc biệt
Các tài liệu về công nghệ kim loại hiện nay trên thò trường có rất nhiều. Do
đặc thù môn học và nhất là chương trình mỗi trường khác nhau nên cách biên sọan,
kết cấu giáo trình cũng có nhiều điểm khác nhau. Việc biên sọan giáo trình này
được tiến hành theo sát chương trình đào tạo của bậc cao đẳng và só quan kỹ thuật
giúp cho học viên các hệ đào tạo có một tài liệu có mang tính tổng hợp để tham

khảo theo chương trình giảng dạy cũng như đọc thêm mở rộng kiến thức. Ngoài ra,
giáo trình cũng có thể dùng cho giảng dạy đại học và tham khảo chung của người
cán bộ kỹ thuật.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban Khoa học công nghệ môi trường, Khoa
kỹ thuật cơ sở đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng tôi hoàn thành giáo trình này.
Trong quá trình biên soạn mặc dù rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh
khỏi thiếu sót, chúng tôi chân thành mong nhận được những ý kiến đóng góp của
đông đảo giáo viên, học viên, sinh viên để giáo trình được hoàn chỉnh hơn.
CÁC TÁC GIẢ

4


BÀI MỞ ĐẦU
I. Các khái niệm cơ bản trong quá trình sản xuất cơ khí
1. Quá trình sản xuất trong nền kinh tế thò trường
Bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào khi hình thành cũng phải trải qua các giai
đọan của quá trình sản xuất sau; (Hình 1).
Sản phẩm mới

Khách hàng và thò
trường tiêu thụ

Kiểm tra
chất lượng

Thiết kế
sản phẩm

Xây dựng hệ

thống bản vẽ

Thiết kế và chế tạo các
thiết bò công nghệ

Thiết kế qui trình
công nghệ

Sản xuất
sản phẩm

Lập biểu đồ
sản xuất

Hình 1. Các giai đọan của quá trình sản xuất
Quá trình sản xuất này hoạt động theo nhu cầu của khách hàng và thò trường
tiêu thụ. Sản phẩm có thể thay đổi theo nhu cầu của khách hàng.
Quá trình sản xuất bao gồm các giai đoạn thuộc về công việc chuẩn bò sản
xuất: thiết kế sản phẩm, vẽ các bản vẽ lắp ráp và các bản vẽ chi tiết, thiết kế qui
trình công nghệ, thiết kế các trang bò công nghệ; đặt hàng các thiết bò máy móc, kế
họach hóa quá trình sản xuất và lập biểu đồ sản xuất. Sau khi kết thúc các công việc
chuẩn bò sản xuất thì đưa vào sản xuất (gồm chế tạo, lắp ráp và kiểm tra) theo kế
hoạch đã đònh.
Khi tổ chức sản xuất cần lưu ý hai trường hợp:
- Trường hợp thứ nhất là công việc thiết kế sản phẩm mới do khách hàng thực
hiện. Nhà máy (hãng sản xuất) chỉ có nhiệm vụ chuẩn bò công nghệ và chế tạo sản
phẩm theo bản vẽ thiết kế.
- Trường hợp thứ hai: nhà máy (hãng sản xuất) đảm nhiệm luôn cả công việc
thiết kế sản phẩm mới.
2. Một số khái niệm và đònh nghóa cơ bản trong sản xuất cơ khí

Máy: là cơ cấu hoặc tổ hợp các cơ cấu nhằm thực hiện các chức năng nhất đònh
biến đổi năng lượng,thay đổi hình dáng hoặc cơ tính vật liệu hoặc tín hiệu. Máy, các
5


cụm máy hoặc chi tiết máy đều được gọi là những sản phẩm trong chế tạo máy, là
đối tượng sản xuất của nhà máy, xí nghiệp.
Chi tiết: là một phần tử hay một bộ phận của máy không có nguyên công lắp
ráp. Để hình thành một chi tiếât thì nó phải trải qua nhiều công đoạn như tạo phôi, gia
công cơ khí, gia công nhiệt hóa v.v… quá trình trên gọi là quá trình sản xuất
(QTSX).
Quá trình sản xuất: nếu nói theo nghóa rộng là quá trình con người tác động
vào tài nguyên thiên nhiên, đểû biến nó thành sản phẩm cho xã hội. Quá trình sản
xuất có thể có nhiều giai đoạn như luyện kim, gia công khí, gia công nhiệt hóa và lắp
ráp.
Quá trình sản xuất theo nghóa hẹp là trong một nhà máy cơ khí, quá trình này
là quá trình tổng hợp các hoạt động có ích để biến nguyên vật liệu và bán thành
phẩm thành sản phẩm.
Quá trình sản xuất cơ khí có thể tóm tắt như hình 2; phương pháp luyện kim sẽ
cho ta vật liệu là kim loại màu và kim loại đen.
Để chế tạo các chi tiết bằng kim loại thì phải có các phương pháp gia công kim
loại như: phương pháp đúc, phương pháp gia công áp lực, phương pháp hàn, phương
pháp cắt gọt vv…

6


Quặng kim loại

Nhiên liệu

Trợ dung

Luyện kim
Kim loại màu, kim loại đen
Đúc kim loại

Gia công kim loại bằng áp lực

Hàn kim loại

Gia công cắt gọt kim loại
Sản phẩm
Hình 2. Quá trình sản xuất cơ khí
Mỗi phương pháp gia công có khả năng chế tạo ra một nhóm sản phẩm có hình
dáng, kích thước và độ nhám nhất đònh. Có thể phải phối hợp các phương pháp gia
công để đạt được những yêu cầu kỹ thuật của chi tiết.
Công nghệ: là các phương pháp tiêu biểu và đặc trưng chế tạo ra các sản phẩm
nhằm phục vụ đời sống, kinh tế, xã hội… của con người.
Công nghệ luôn mang tính sáng tạo cao trong quá trình chế tạo các sản phẩm
(bí quyết công nghệ). Bản quyền công nghệ được sự bảo hộ của nhà nước, nhằøm bảo
vệ quyền lợi cho người sở hữu công nghệ ấy, đồøng thời sự bảo hộ sẽ thúc đẩy sự tìm
tòi, khơi dậy sự sáng tạo của nhân loại trong những phát minh sáng chế ra những loại
sản phẩm mới.
Hiện nay trên thế giới nhiều nước đã ứng dụng nhanh chóng các tiến bộ khoa
học kỹ thuật vào trong sản xuất và dòch vụ, nên xuất hiện nhiều công nghệ mới ra
đời ưu việt hơn, thay thế cho những công nghệ cũ trong nhiều lónh vực khác nhau.
Theo thông lệ quốc tế hiện nay, người ta dùng các tiêu chuẩn quốc tế ISO
(International Organization for Standardization) để đánh giá mức độ tiên tiến một
công nghệ, hoặc sử dụng các tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm của một số nước có

trình độ công nghệ cao để đánh giá những công nghệ này.
7


Quá trình công nghệ: là một phần của quá trình sản xuất, trực tiếp làm thay đổi
trạng thái, tính chất của đối tượng sản xuất, có nghóa là làm thay đổi hình dáng, kích
thước, tính chất cơ, lý, hóa của vật liệu hoặc thay đổi vò trí tương quan giữa các bề
mặt của chi tiết.
Gia công cắt gọt là quá trình làm thay đổi kích thước và hình dáng của chi tiết;
nhiệt luyện làm thay đổi tính chất lý, hóavà cơ tính của vật liệu gia công; lắp ráp là
quá trình tạo thành những quan hệ tương quan giữa các chi tiết thông qua các mối
ghép.
Quá trình công nghệ được xác đònh hợp lý, rồi ghi thành văn kiện công nghệ thì
gọi là qui trình công nghệ.
Quá trình công nghệ của một dạng sản phẩm sẽ được chia nhỏ thành các
nguyên công, gá, vò trí, bước, và đường chuyển dao, nhằm thỏa mãn nguyên tắc gia
công hợp lý và ý nghóa kinh tế của sản phẩm đó.
Nguyên công: là một phần của quá trình công nghệ, được thực hiện liên tục tại
một đòa điểm làm việc do một hoặc một nhóm công nhân thực hiện.
Đặc trưng của nguyên công gồm có hai yếu tố là chỗ làm việc không đổi và
tính liên tục.
Chỗ làm việc không đổi là một vò trí trong phân xưởng mà tại đó người công
nhân làm việc với đầy đủ trang bò như máy, đồ gá, dao vv…
Nếu một chi tiết được chuyển từ chỗ làm này sang chỗ làm khác, mặc dù công
việc gia công vẫn giống nhau, thì đó là hai nguyên công khác nhau.
Ví dụ nếu gia công thô một loạt trục, sau đó gia công tinh, bắt đầu từ chi tiết
thứ nhất của loạt trục đó trên cùng một máy, thì đó là hai nguyên công khác nhau vì
công việc đó đã bò gián đọan.
Gá: là một phần củùa nguyên công được thực hiện trên một lần gá đặt của chi
tiết, ví dụ: tiện một đầu trục rồi đổi đầu kia để tiện là hai lần gá đặt. Một nguyên

công có thể có một hay nhiều lần gá.
Vò trí: là một phần của nguyên công được xác đònh bởi vò trí tương quan giữa
các chi tiết và máy (dao); ví dụ mỗi lần phân độ để phay một cạnh hay khoan một lỗ
trên chi tiết là một vò trí. Mỗi lần gá có thể có nhiều vò trí.
Bước: là một phần của nguyên công mà chế độ của máy duy trì không đổi khi
gia công một hay nhiều bề mặt với một dao hay nhiều dao.
Đường chuyển dao: là một phần của bước để bóc đi một lớp vật liệu có cùng
chế độ cắt và cùng một dao.
Động tác: là một hành động của công nhân để điều khiển máy. Ví dụ: bấm nút,
quay ụ dao, gạt tốc độ, nhấn pê đan cho máy dập đi xuống vv… Động tác là một đơn
8


vò nhỏ nhất của quá trình công nghệ phân chia thành động tác là rất cần thiết để đònh
mức thời gian, nghiên cứu năng suất lao động và tự động hóa các nguyên công.
II. Dạng sản xuất và phương pháp tổ chức sản xuất
1. Dạng sản xuất đơn chiếc
Là dạng sản xuất trong đó sản lượng ít, chủng loại nhiều và không ổn đònh. Sản
phẩm của dạng này thường không lặp lại trong quá trình sản xuất hoặc có lặp lại
nhưng thời gian không xác đònh.
Đặêc điểm củùa dạng sản xuất đơn chiếc không sử dụng các thiết bò chuyên dùng
mà thường dùng máy vạn năng, trình độ công nhân có tay nghề cao, máy bố trí theo
chủng loại, qui trình công nghệ sơ lược, giá thành sản phẩm cao. Để áp dụng tự động
hóa trong sản xuất đơn chiếc, gần đây người ta đã sử dụng các máy điều khiển kỹ
thuật số vì nó cho phép điều chỉnh nhanh khi thay đổi mặt hàng mới.
2. Dạng sản xuất hàng loạt
Là dạng sản xuất mà trong đó sản phẩm được chế tạo số lượng lớn và thường
xuyên lặp lại trong một thời gian nhất đònh.
Đặc điểm của dạng sản xuất này sản phẩm tương đối ổn đònh và công việc ở
mỗi chỗ làm việc có tính chất chu kỳ.

Tùy theo mức độ ổn đònh và sản lượng hàng năm mà trong sản xuất loạt chia
thành sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn.
Sản xuất loạt nhỏ rất gần với sản xuất đơn chiếc nhưng sản phẩm ổn đònh hơn.
Thiết bò thường là các máy vạn năng.
Sản xuất loạt lớn có sản lượng lớn, chủng loại ít và sản phẩm ổn đònh. Dạng
sản xuất này có nhiều thiết bò chuyên dùng, một số tự động và bán tự động. Trang bò
đa số là chuyên dùng, qui trình công nghệ tỷ mỷ. Sản phẩm được lặp lại theo một chu
kỳ xác đònh.
3. Dạng sản xuất hàng khối
Là dạng sản xuất có sản lượng hàng năm rất lớn, sản phẩm hàng năm ổn đònh.
Tại mỗi chỗ làm việc nguyên công không thay đổi và luôn lặp lại hoặc phân chia
thành từng lọat.
Đặc điểm của dạng sản xuất hàng khối là thiết bò chuyên dùng, dây chuyền tự
động, qui trình công nghệ tỷ mỷ, sử dụng rộng rãi các thiết bò, trang bò cơ khí hóa và
tự động hóa rộng rãi. Thiết bò được bố trí theo dây chuyền thứ tự nguyên công.
4. Một số phương pháp tổ chức sản xuất
Phương pháp tổ chức sản xuất theo dây chuyền và không dây chuyền. Phương
pháp thứ nhất đòa điểm sản xuất được sắp xếp theo thứ tự các nguyên công, nghóa là
9


mỗi nguyên công thực hiện tại một đòa điểm nhất đònh. Sau khi nguyên công thứ nhất
được thực hiện xong thì chi tiết gia công được chuyển sang vò trí thứ hai vv… muốn
dây chuyền sản xuất đồng bộ thì gia công phải tuân theo một nhòp sản xuất nhất đònh.
Nhòp sản xuất của phương pháp sản xuất theo dây chuyền là khoảng thời gian
lặp lại của chu kỳ gia công. Nhòp sản xuất được sản xuất theo công thức:
T=

60. F
( Phút)

N

Trong đó: F là tổng thời gian làm việc trong một măm tính bằng giờ;
N là sản lượng hàng năm của sản phẩm cần sản xuất.
Phương pháp này thường áp dụng trong sản xuất hàng lọat lớn và hàng khối.
Nó đem lại hiệu quả kinh tế và năng suất rất cao.
Phương pháp tổ chức sản xuất không theo dây chuyền là một phương pháp, mà
mỗi nguyên công trong đó được thực hiện, không có liên quan về thời gian và đòa
điểm làm việc với các nguyên công khác. Phương pháp này thường áp dụng trong sản
xuất hàng lọat nhỏ.
CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI MỞ ĐẦU
1. Trình bày quá trình sản xuất cơ khí trong nền kinh tế thò trường.
2. Trình bày một số khái niệm và đònh nghóa cơ bản trong sản xuất cơ khí.
3. Trình bày dạng sản xuất và phương pháp tổ chức sản xuất cơ khí.
4. Trình bày một số phương pháp tổ chức sản xuất cơ khí.

10


Chương 1
CÔNG NGHỆ ĐÚC KIM LOẠI
1.1. Khái niệm, đặc điểm chung công nghệ đúc kim loại
Đúc là phương pháp chế tạo phôi bằng phương pháp nấu chảy kim loại và rót
kim loại lỏng vào khuôn đúc. Lòng khuôn đúc có hình dáng kích thước của vật đúc,
sau khi kim loại đông đặc trong lòng khuôn thì ta thu được vật đúc có hình dáng, kích
thước phù hợp với yêu cầu chế tạo sản phẩm.
Vật đúc có thể được dùng ngay gọi là chi tiết đúc. Nếu vật đúc phải qua gia
công cơ khí để nâng cao độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt thì gọi là phôi
đúc.
Công nghệ đúc có những ưu điểm chủ yếu sau:

- Có thể đúc được sản phẩm từ các loại vật liệu khác nhau, thường là gang,
thép, kim loại màu và hợp kim của chúng với khối lượng từ vài gam đến hàng trăm
tấn.
- Chế tạo được vật đúc có hình dáng, kết cấu rất phức tạp như thân máy công
cụ, vỏ động cơ mà các phương pháp khác chế tạo khó khăn hoặc không chế tạo được.
- Đối với những phương pháp đúc thông thường, vật đúc đạt độ chính xác về
hình dáng, kích thước và độ bóng bề mặt không cao. Các phương pháp đúc chính xác,
vật đúc có thể đạt độ chính xác tới 0,01 mm và độ nhẵn bề mặt 1,25m.
- Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong cùng một vật đúc.
- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá.
- Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt,
năng suất cao.
Tuy nhiên công nghệ đúc còn có nhiều nhược điểm:
- Hao phí kim loại cho hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót (khi đúc hợp kim nhôm,
khối lượng kim loại phải tốn phí đến 250% so với vật đúc).
- Vật đúc có nhiều khuyết tật (thiếu hụt, rỗ khí) làm tỷ lệ phế phẩm khá cao.
- Nếu đúc trong khuôn cát và làm khuôn bằng tay thì độ chính xác, độ bóng bề
mặt của vật đúc thấp.
- Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc khó khăn đòi hỏi phải có thiết bò hiện
đại.
Công nghệ đúc được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đặc biệt là
trong ngành cơ khí chế tạo. Khối lượng trung bình chiếm khoảng 40 – 80% tổng khối
lượng máy móc, còn trong ngành cơ khí khối lượng sản phẩm đúc chiếm khoảng 90%.
11


1.2. Đúc trong khuôn cát
1.2.1. Sơ lược qui trình công nghệ đúc trong khuôn cát; (Hình 1.1)
Muốn đúc một chi tiết, trước tiên phải căn cứ vào vẽ bản chi tiết thành lập bản
vẽ vật đúc để từ đó chế tạo ra mẫu và hộp lõi.

Dựa vào bộ mẫu đúc và hỗn hợp khuôn tạo ra khuôn đúc; dựa vào hộp lõi (hộp
ruột) và hỗn hợp lõi để tạo ra lõi đúc.
Sau đó người ta sấy khô khuôn, lõi nhằm giảm bớt lượng nước để tăng bền cho
khuôn, lõi và nâng cao chất lượng vật đúc.
Lắp ráp lõi (thao) vào trong khuôn và lắp ráp khuôn ta được khuôn đúc. Để
dẫn kim loại lỏng vào khuôn, khi làm khuôn ta phải tạo hệ thốâng rót trong lòng
khuôn.
Khi rót kim loại lỏng vào hệ thống rót thì sẽ chảy vào lòng khuôn đúc. Sau khi
kim loại đông đặc trong khuôn, người ta dỡõ khuôn; phá lõi; làm sạch vật đúc và kiểm
nghiệm sản phẩm.
Bộ phận kỹ thuật
Chế tạo bộ mẫu
Chế tạo
hỗn hợp khuôn

Chế tạo
hỗn hợp lõi
Nấu
Kim
loại

Làm khuôn

Làm lõi

Sấy khuôn

Sấy lõi
Lắp khuôn
Rót kim loại lỏng vào

khuôn

Dỡ khuôn lấy
vật đúc

Phá lõi khỏi
vật đúc

Làm sạch
vật đúc

Hình 1.1. Qui trình công nghệ đúc trong khuôn cát
1.2.2. Các bộ phận cơ bản của một khuôn đúc; (Hình 1.2)
12

Kiểm
nghiệm


- Lòng khuôn đúc (8) phù hợp với hình dáng của vật đúc.
- Hệ thống rót bao gồm: cốc rót (1); ống rót (12); rãnh dẫn (10).
- Đậu hơi (2) sẽ dẫn hơi từ lòng khuôn ra ngoài khi rót kim loại lỏng vào
khuôn, trong trường hợp này còn bổ sung kim loại lỏng cho vật đúc khi đông đặc (có
thể gọi là đậu ngót).
- Hòm khuôn trên 3 để làm nửa khuôn trên (4).
- Hòm khuôn dưới 6 để làm nửa khuôn dưới (9).
- Chốt đònh vò (11) để lắp ghép chính xác (2) nửa khuôn với nhau.
- Vật liệu trong hai nửa khuôn là hỗn hợp khuôn.
- Lõi (7) tạo lỗ rỗâng trong vật đúc; lõi được làm bằng hỗn hợp lõi. Để tăng tính
thoát khí cho khuôn người ta tiến hành đục các lỗ thoát khí (5).

1

2

12

3
4

11

5

10

Chi tiết

Mẫu đúc

Lõi

9

6

8

7

Khuôn đúc

1. Cốc rót; 2. Đậu hơi; 3.Hòm khuôn trên; 4. Nửa khuôn trên;
5. Lỗ thoát khí; 6. Hòm khuôn dưới; 7. Lõi; 8. Lòng khuôn đúc;
9. Nửa khuôn dưới; 10. Rãnh dẫn; 11. Chốt đònh vò;
12. Ống rót
Hình 1.2 Một số bộ phận cơ bản trong khuôn đúc
1.2.3. Công nghệ chế tạo bộ mẫu và hộp lõi
1.2.3.1. Khái niệm bộ mẫu và hộp lõi
Mẫu là vật thể có hình dáng bên ngoài của vật đúc, mẫu tạo ra lòng khuôn
đúc.
Bộ mẫu bao gồm: mẫu vật đúc; mẫu hệ thống rót; mẫu đậu ngót; tấm mẫu…
Một bộ mẫu sẽ tạo nên một lòng khuôn đúc hoàn chỉnh.
Lõi đúc (thao) có hình dáng của lỗ rỗng trong vật đúc. Hộp lõi (hộp thao hay
hộp ruột) để chế tạo ra lõi (thao).
1.2.3.2. Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi

13


Một số loại vật liệâu thường dùng sau đây để chế tạo bộ mẫu và hộp lõi: gỗ;
kim loại; thạch cao; xi măng, chất dẻo…
1. Gỗ
Trong công nghệ đúc ở Nước ta, gỗ thường sử dụng làm bộ mẫu đúc và hộp lõi
vì có những ưu điểm như:
- Gỗ có sẵn trong tự nhiên và
- Dễ kiếm nên giá rẻ; dễ gia công.
Mẫu và hộp lõi bằng gỗ có nhược điểm độ bền và độï cứng kém; gỗ dễ bò
trương nứt, cong vênh khi sử dụng làm khuôn lõi. Vì vậy, gỗ thích hợp trong sản xuất
đúc đơn chiếâc, hoặc sản xuất lọat nhỏ và trung bình; hoặc khi cần phải làm những
mẫu có kích thước lớn.

Căn cứ vào độ bền và độ cứng của các loại gỗ khi chế tạo mẫu và hộp lõi
người ta chia gỗ thành 3 nhóm chính sau đây:
a. Gỗ nhóm I
Các loại gỗ lim, gụ… Loại gỗ có độ bền, độ cứng cao, ít bò thấm nước, sau khi
gia công bề mặt nhẵn bóng; số lần làm khuôn lõi có thể tới 100 ÷ 500 lần. Những loại
gỗ này thường khó gia công cắt gọt, đắt tiền nên chỉ sử dụng trong sản xuất hàng lọat
nhỏ, hoặc chế tạo những mẫu quan trọng; những mẫu làm khuôn trên máy.
b. Gỗ nhóm II
Các loại gỗ mỡ, gỗ dẻ…so với gỗ nhóm I thì dễ cắt gọt hơn, có độï cứng trung
bình, bề mặt gỗ nhẵn bóng và chòu được ẩm. Những loại gỗ này dùng để chế tạo
những mẫu phức tạp, có kích thước tương đối chính xác. Thường dùng làm trong sản
xuất loạt nhỏ, đơn chiếc, có thể sử dụng từ 25÷100 lần khi làm khuôn lõi.
c. Gỗ nhóm III
Gỗ thông, bồ đề, cao su…là nhóm gỗ tạp, có độ cứng, độ bền thấp. Trong gỗ
thông có thớ dọc và thớ gỗ có nhiều lớp xếp chồng lên nhau nên khi gia công gỗ dễ
bò vỡ, bề mặt gỗ hay bò sần sùi, nhưng ít cong vênh bò thấm nước. Nhưng loại này
dùng làm mẫu không cần độ nhẵn bóng cao, có thể sử dụng khoảng 10 ÷ 25 lần khi
làm khuôn lõi.
Phương pháp chế tạo mẫu, hộp lõi bằng gỗ: bao gồm xẻ gỗ; sấy khô gỗ; ghép
gỗ tạo hình mẫu hoặc hộp lõi; mài nhẵn và đánh bóng; sơn mẫu để tăng độ bóng và
chống thấm nước. Mầu sơn qui đònh như sau: mầu xanh đúc thép; mầu đỏ đúc gang;
vàng đúc kim loại màu; mầu đen chỉ tai hoặc gốâi mẫu.
Người công nhân chuyên chế tạo bộ mẫu, hộp lõi bằng vật liệu gỗ được gọi
thợ mộc mẫu.
2. Kim loại
14


Mẫu, hộp lõi bằng kim loại có những ưu điểm: độ bền, độ cứng cao, bề mặït
mẫu nhẵn bóng, có độï chính xác cao, không thấm nước, ít bò cong vênh, thời gian sử

dụng lâu hơn so với mẫu gỗ. Nhưng loại này khó gia công, giá thành đắt nên chỉ sử
dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
Một số kim loại và hợp kim thường dùng:
Hợp kim nhôm: hợp kim nhôm silíc và hợp kim nhôm đồng (theo tiêu chuẩn
của Liên xô): A12; A24; A 26; A 27; A 28. Những hợp kim nhôm này, có đặc
điểm cơ bản là nhẹ, dễ gia công cơ khí, độ bóng và độ chính xác cao, có khả năng
chống ăn mòn hóa học rất tốt. Khi làm khuôn, lõi đúc có thể sử dụng tới 70000 lần,
nên hợp kim nhôm được sử dụng nhiều nhất.
Gang xám: GX 12–28; GX15–32; GX18–36. Gang xám có độ bền cao hơn
nhôm, giá thành hạ, nhưng nặng và khó gia công hơn hợp kim nhôm, dễ bò ôxy hóa
nên ít dùng. Có thể sử dụng từ 10 000 ÷150 000 lần khi làm khuôn lõi.
Đồng thau và đồng thanh: Những loại này bền hơn nhôm và dễ gia công cơ khí,
bề mặt gia công nhẵn bóng, kích thước chính xác, không bò ôxy hóa, có thể dùng
được 15000 lần. Nhưng hợp kim đồng giá thành đắt, nặng, độ co lớn nên ít dùng hơn
so với hợp kim nhôm.
Phương pháp chế tạo mẫu và hộp lõi kim loại có thể dùng hai phương pháp:
đúc tạo phôi mẫu và hộp lõi, khi đúc có tính đến lượng dư gia công cắt gọt. Sau đó
dùng những phương pháp gia công cắt gọt để tạo độ bóng và độ chính xác của mẫu
hoặc hộp lõi.
Đối với mẫu, hộp lõi có hình dáng phức tạp có thể chế tạo từng phần rồi lắp
ghép với nhau bằng bu lông hoặc hàn. Hiện nay, công nghệ chế tạo khuôn, mẫu, hộp
lõi bằng kim loại trên các máy cắt gọt kỹ thuật số hoặc các máy cắt dây được sử
dụng rộng rãi, nên năng suất và chất lượng khuôn mẫu đạt rất cao. Đây là một bước
tiến quan trọng trong lónh vực khuôn mẫu.
3. Thạch cao (CaSO 4 ..2H 2 O)
Có độ bền hơn gỗ, thạch cao nhẹ, dễ chế tạo, dễ cắt gọt, nhưng giòn dễ vỡ, dễ
thấm nước nên thạch cao chỉ dùng làm mẫu nhỏ và thường dùng trong đúc mỹ nghệ
hoặc khi làm những mẫu ghép rất tiện lợi.
Phương pháp làm mẫu thạch cao được tiến hành như sau: Sấy thạch cao ở nhiệt
độ 1500C để bốc hết hơi nước rồi nhanh chóng trộn vào nước theo tỷ lệ khối lượng

1:1. Sau đó quấy đều thành dung dòch rồi đổ vào khuôn bằng đấùt sét. Để tiếât kiệm
thạch cao thì ở bên trong mẫu có thể làm bằng thạch cao loại rẻ tiền. Để tăng độ
cứng, độ bền của mẫu có thể đặt các thỏi gỗ hoặc thanh thép làm xương. Khoảng 30
÷ 40 phút sau khi đổ khuôn, thạch cao hóa cứng và hết co, có thể lấy mẫu ra khỏi
khuôn, sửa chữa nếu thấy cần thiết và sau 2 ngày thì đem sơn mẫu.
15


4. Chế tạo mẫu bằng xi măng
Xi măng bền, cứng hơn thạch cao và chòu va đập tốt, có thể làm mẫu khoảng
10000 lần. Xi măng rẻ, dễ chế tạo, không hút nước nhưng nặng, khó gia công nên chỉ
dùng làm mẫu hộp lõi phức tạp, mẫu làm khuôn trên máy, làm tấm mẫu.
Phương pháp làm mẫu bằng xi măng: Trộn xi măng với cát hạt nhỏ theo tỷ lệ
(1:1) đến (1:1,2) cho nước vào theo tỷ lệ (1,1:1,3), rồi trộân đều cho đến lúc sệt như
hỗn hợp bê tông.
Xi măng đông cứng sau 7 ngày và sau 20÷30 ngày thì rất bền. Độ co ngót của
xi măng không đáng kể. Để nâng cao độ bền thì đặït thêm những thanh thép làm
xương. Quá trình làm mẫu bằng xi măng đơn giản và rẻ tiền hơn so với mẫu bằng
thạch cao rất nhiều, nên thường được chế tạo phổ biến hơn.
1.2.3.3. Bản vẽ vật đúc
Căn cứ vào bản vẽ chi tiết để thành lập bản vẽ vật đúc. Từ bản vẽ vật đúc lập
ra bản vẽ mẫu và bản vẽ hộp lõi. Trên bản vẽ vật đúc có những điểm cần biểu thò
được tính đúc của sản phẩm như: mặt phân khuôn; kích thước vật đúc có tính đến
lượng dư gia công cơ khí và dung sai đúc; biểu diễn lõi và gối lõi; độ dốc và góc đúc.
1. Mặt phân khuôn
Là mặt tiếp xúc giữa nửa khuôn trên và nửa khuôn dưới, trên bản vẽ ký hiệu
bằng đường mầu xanh. Mũi tên ký hiệu chữ T chỉ phần vật đúc thuộc khuôn trên,
còn chữ D thuộc khuôn dưới.
Mặt phân khuôn xác đònh vò trí vật đúc trong khuôn. Khi chọn mặt phân khuôn
của vật đúc cần dựa trên những nguyên tắc cơ bản sau đây:

- Mặt phân khuôn phải đảm bảo dễ làm khuôn và rút mẫu.
- Mặt phân khuôn phải là mặt đơn giản nhất, tốt nhất là chọn các mặt phẳng,
không nên chọn các mặt cong và các mặt bậc.
- Mặt phân khuôn phải đảm bảo nhận được chất lượng vật đúc tốt nhất. Những
nửa vật đúc quan trọng, cần có cơ tính cao nên đặt ở nửa khuôn dưới vì vật đúc trong
nửa khuôn trên dễ bò rỗ khí , rỗ xỉ , lõm co.
2. Độ co của kim loại đúc
Trong quá trình đông đặc và nguội, vật đúc sẽ co lại, nên kích thước vật đúc bò
hụt. Khi làm khuôn cần phải tính đến độ co khác nhau của mỗi kim loại đúc. Lòng
khuôn phải có kích thướclớn hơn kích thước của vật đúc.

16


Để tiện lợi cho việc làm mẫu thì người ta chế tạo những thước mẫu cho mỗi
loại vật liệu mà đã tính đến độ co của vật liệu đó. Vì vậy, trên bản vẽ không cần
biểu thò lượng co này.
3. Lượng dư gia công cơ khí
Là lượng kim loại cần cắt gọt trong quá trình gia công cơ khí nhằm tạo thành
chi tiết. Trên bản vẽ phần lượng dư ký hiệu màu đỏ.
Lượng dư gia công cơ khí phụ thuộc vào những yếu tố sau: độ bóng, độ chính
xác của chi tiết càng cao thì lượng dư gia công càng lớn; hoặc bề mặt gia công càng
lớn thì lượng dư càng lớn; bề mặt phía trên của vật đúc cần có lượng dư lớn hơn vì
phía trên chất lượng vật đúc xấu hơn phía dưới; mức độ phức tạp của vật đúc và dạng

sản xuất.
s1

s2

4. Dung sai đúc

s

h

Khi đúc bao giờ cũng có sự sai lệch giữa
kích thước danh nghóavà kích thước thực tế của vật
đúc. Sai lệch này phụ thuộc vào dạng sản xuất,
trình độ mộc mẫu, làm khuôn lõi và lắp ráp.

L

5. Lõi và gối lõi

17

s3

H

Trên bản vẽ vật đúc thể hiện bằng những
nét gạch chéo màu xanh. Gối lõi là phần lõi lắp
ghép với khuôn, đảm bảo cho sự vững chắc của lõi
trong khuôn không bò xê dòch khi rót kim loại lỏng
vào khuôn. Dễ lắp ráp vào khuôn.
Lõi đứng thường làm gối lõi hình côn, kích
thước gối lõi cần đảm bảo H > h;  > ; (Hình 1.3).
Giữa gối lõi và khuôn cần có khe hở (s 1 ; s 2 ;
s 3 ) để khi lắp ráp không bò vỡ khuôn và lõi.



Hình 1.3. Lõi đứng


A-A

L
A

s1

h1

L1

H

R



A

s2

Hình1.4 Lõi nằm ngang
Lõi ngang có thể là gối lõi hình trụ, hình vuông và những hình dáng khác nhau.
Giữa gối lõi và khuôn cũng phải có khe hở L 1 ; s 1 ; s 2 tương tự như lõi đứng; (Hình

1.4).
6. Độ dốc đúc

h/2

Những thành đứng của vật đúc, cần phải có độ dốc để dễ rút mẫu ra khỏi lòng
khuôn và lấy lõi ra khỏi hôp lõi.
Người ta thiếât kế ba dạng độ dốc, khi chiều cao của thành vật đúc càng lớn thì
độ dốc càng nhỏ, mẫu gỗ có dộ dốc lớn hơn mẫu kim loại. Mẫu làm khuôn bằng tay
có độ dốc lớn hơn mẫu làm khuôn trên máy; (Hình 1.5; 1.6; 1.7).

h



Hình 1.6. Độ dốc trung
bình

7. Góc đúc
Góc hợp bởi hai bề mặt liên
tiếp của vật đúc được thay bằng cung
lượn để tránh bò vỡ khi rút mẫu và
vật đúc không bò nứt khi kim loại
lỏng đông đặc và nguội trong khuôn;
(Hình 1.8). Trò số bán kính lượn bên
trong r và bên ngoài R có thể chọn
theo công thức kinh nghiệm sau:

Hình 1.7. Độ dốc làm
giảm kích thước vật đúc

a

a

r

R

a/ Sai

b

Hình 1.5. Độ dốc làm
tăng kích thước vật đúc



b



b/ Đúng

Hình 1.8. Cung lượn trong vật đúc
18


r = (1/6 + 1/8)( a/ 2 + b/ 2)
R= b khi a/b ≤ 2; R = b + r khi a/b trong các trường hợp khác.

1.2.3.4. Bản vẽ mẫu
Từ bản vẽ vật đúc người ta thiếât kế bản vẽ mẫu. Kích thước mẫu tương tự như
bản vẽ vật đúc, trừ phần tai gối mẫu và dung sai chế tạo mẫu.
Kích thước phần tai mẫu phải kể đến khe hở s 1; s 2 ; s 3 giữa góc vát thành khuôn
chỗ đặt gối lõi.
Dung sai mẫu là dung sai cho phép khi chế tạo mẫu. Dung sai đó phụ thuộc
vào vật liệu mẫu, dạng sản xuất và kích thước mẫu.
Để dễ làm khuôn thì mẫu có thể chia làm hai nửa lắp với nhau bằng chốt đònh
vò. Mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn. Trường hợp đặt biệt mẫu có thể được
chế tạo thành nhiều phần có thể tháo rời. Trên bản vẽ mẫu cần thể hiện được mặt
phân mẫu, chốt đònh vò và các phần cần tháo rời của mẫu.

1.2.3.5. Bản vẽ hộp lõi
Tùy theo mức độ phức tạp của lõi, có thể làm hộp lõi nguyên, hộp lõi hai nửa
và hộp lõi tháo rời. Kết cấu kích thước, dung sai và cách vẽ hộp lõi tương tự như thiết
kế mẫu; (Hình 1.9).
30

A-A

10-30

'

A

65
100

70

7

R24

R5

R5

A

30

110

89±0,5

30±o,5

154±1

19

81

Hình 1. 9. Bản vẽ hộp lõi


1.2.3.6. Vật liệu làm khuôn và lõi
1. Cát (SiO 2 )

Còn gọi là thạch anh, cát là thành phần chủ yếu trong khuôn và lõi. Cát chòu
được nhiệt độ cao và có tính thông khí tốt. Cát có sẵn trong tự nhiên, trong cát thường
lẫn một số tạp chất như Al 2 O 3 ; CaCO 3 ; Fe 2 O 3 … Nếu chọn cát tốt thì nâng cao chất
lượng vật đúc rất nhiều.
Để lựa cát phù hợp với yêu cầu làm khuôn, lõi người ta phân cát theo 8 loại
kích thước hạt (0,05÷1mm); bảng 1.1, hoặc phân loại cát theo hình dáng của hạt (cát
sông và cát núi); hoặc phân loại theo tạp chất lẫn trong cát; hoặc phân loại cát theo
thành phần thạch anh.
Bảng 1.1. Số hiệu cát chọn làm khuôn lõi
TÊN CÁT

Cát thô
Cát rất to
Cát to
Cát vừa
Cát nhỏ
Cát rất nhỏ
Cát rất mòn
Cát bột

NHÓM

063
04
0315
02
016
01
0063
005

SÔ HIỆU RÂY

KÍCH THƯỚC HẠT

1- 063 – 04
063 – 4 – 0315
04 – 0315 - 02
0315 – 02 – 016
02 – 016 – 01
016 – 01 - 0063
01 – 0063 – 005
0063 – 005 – nhỏ hơn

0,4 -1
0,315 – 0,63
02 – 0,4
0,16 – 0,315
0,1 – 0,2
0,063 – 0,16
0,05 – 0,1
0,05

Ví dụ: Cát thô khi rây thì tất cả đều lọt qua rây số 1, hơn 50% nằm trên rây số
063, lượng cát ít hơn 50% thì nằm trên rây số 04.
Lựa chọn cát theo tỷ lệ khối lượng chứa đất sét lẫn trong cát:
Cát thạch anh chứâ đất sét nhỏ hơn
2% khối lượng.
Cát gầy (cát nghèo) chứa đất sét nhỏ hơn
2÷10% khối lượng

Cát nửa mỡ (cát vừa) chứa đất sét nhỏ hơn
10÷20% khối lượng
Cát mỡ (cát béo) chứa đất sét nhỏ hơn
20÷30% khối lượng
Cát rất mỡ (cát rất béo) chứa đất sét nhỏ hơn 30÷50% khối lượng
Lựa chọn cát theo thành phần thạch anh theo bảng 1.2 sau đây:
Bảng 1.2. Thành phần thạch anh
Loại cát
Lượng chứa SiO 2
% khối lượng.

1K

2K

3K

4K

97

96

94

90

2. Đất sét (m Al 2 O 3 . nSiO 2 . qH 2 O)
20

Thành phần chủ yếu của đất sét là cao lanh, ngoài ra còn lẫn một số tạp chất
khác như: CaCO 3 ; Fe 2 O 3 ; Na 2 CO 3 .
Đất sét tăng độ dẻo, dính khi có lượng nước thích hợp, nếu sấy khô thì sẽ tăng
bền cho khuôn nhưng giòn dễ vỡ. Đất sét không bò cháy khi rót kim loại lỏng vào
khuôn. Đất sét là chất kết dính làm cho khuôn có độ bền, độ dẻo thích hợp. Khi làm
khuôn đất sét được nghiền nhỏ trộân lẫn với cát.
Phân loại đất
sét khi làm khuôn
cát gồm có một số
cách phân loại như
sau:




Rz40

210

90
110

60

R5
R9

25

50

- Đất sét
thường hay còn gọi
là cao lanh, loại
này có sẵn trong tự
nhiên, thành phần
chủ yếu Al 2 O 3 .
2SiO 2 . 2H 2 O, dùng
làm khuôn đúc
thường.



Rz40
80

80
250

180

,5
±1
20
1


52±1

7

10

89±1,5

3

D

T

10
R

40

90±1,5

214,5±1,5

4
110±1,5

R
20

5
16

3

54,5±1

60±1,5

80±1,5

90±1.5

4,5

22,5±1

Phân loại đất
sét theo khả năng
kết dính trong hỗn
hợp khuôn: Loại

Rz160

Rz40

Phân
loại
theo thành phần
khoáng chất thì đất
sét chia 2 nhóm:

- Đất sét

bentonit
Al 2 O 3 .
4SiO 2 . qH 2 O, đây
là đất sét trắng rất
dẻo do núi lửa phun
ra lâu ngày tạo
thành. Loại đất sét
này thường dùng
làm khuôn đúc
quan trọng cần có
độ bền, độ dẻo cao.




Rz40

80

250±2

Hình 1. 10. Bản vẽ chi tiết và bản vẽ phôi đúc gối đỡ
21


đất sét dính ít, dùng làm khuôn đúc kim loại màu, hoặc vật đúc bằng gang có kích
thước nhỏ và vừa; loại đất sét kết dính vừa; loại đấùt sét kết dính bền và loại kết dính
rất bền. Ba loại đất sét đã nêu ở trên, tùy theo yêu cầu bền nhiệt của khuôn mà lựa
chọn đất sét cho thích hợp.
Phân loại theo khả năng bền nhiệt gồm có 3 nhóm: đất sét nhóm I: bền nhiệt

cao chòu được nhiệt độ 15800C; đất sét nhóm II: bền nhiệt vừa, chòu được nhiệt độ từ
1350÷15800C; đất sét nhóm III: bền nhiệt thấp khoảng 13500C.
3. Chất dính kết
Là những chất tăng độ bền, độ dẻo cho khuôn lõi và chia làm ba nhóm chính:
Nhóm các chất dầu (dầu bông, dầu trẩu v.v… ), khi trộn đều với cát và sấy ở nhiệt
độ 200÷2500C. Dầu bò ôxy hóa tạo thành màng oxýt hữu cơ bao quanh các hạt cát
làm cho chúng dính kết chắc với nhau.
Nhóm các chất hòa tan trong nước (Nước đường, mật mía, bột hồ…vv): nước
đường, mật mía dùng làm khuôn lõi khi đúc thép. Những loại này khi sấy khô bề mặt
khuôn sẽ bền cứng, nhưng bên trong vẫn dẻo nên vẫn đảm bảo thoát khí và tính lún
tốt. Bột hồ có nồng độ khoảng 2,5÷3%, hút nước nhiều có tính chất tương tự như mật
mía thường dùng làm khuôn tươi.
Nhóm các chất hóa cứng (nhựa thông; xi măng; hắc ín; nhựa đường vv..) là
những chất khi sấy sẽ chảy lỏng ra và bao quanh các hạt cát. Khi khô, nó tự hóa cứng
làm tăng khả năng kết dính và tăng độ bền cho khuôn lõi. Sau khi rót kim loại lỏng
thì chúng bò cháy (trừ xi măng). Do đó, làm tăng tính lún, tính thông khí và dễ phá
khuôn, lõi.
Khi làm khuôn lõi thì các chất dính kết cần phải đạt được những yêu cầu sau:
Khi trộn vào hỗn hợp thì các chất dính kết phải phân bố đều; không làm dính hỗn hợp
vào mẫu và hộp lõi; khô nhanh khi sấy và không sinh nhiều khí khi rót kim loại lỏng
vào khuôn. Chất dính kết phải làm tăng độ dẻo, độ bền và tính bền nhiệt của khuôn
lõi. Khi đúc xong sản phẩm phải dễ phá khuôn lõi để lấy sản phẩm; các chất dính kết
phải dễ kiếm, giá rẻ và không ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân.
Nước thủy tinh là dung dòch silic cát (Na 2 0.nSi0 2 .mH 2 0); (K 2 0.nSi0 2 .mH 2 0),
hiện nay đã được sử dụng rộng rãi. Khi sấy ở nhiệt độ 200 ÷ 2500C hoặc thổi khí CO 2
thì nước thủy tinh bò phân hủy thành n.SiO 2 (m-P).H 2 O. Đây là loại keo rất dính bao
quanh hạt cát làm tăng bền cho khuôn, lõi. Hỗn hợp khuôn lõi nhanh khô sẽ tự đông
cứng trong 15÷20 phút.
4. Chất phụ
Là những chất đưa vào hỗn hợp khuôn lõi sẽ làm tăng tính lún, tính thông khí

hoặc tăng độ bóng; hoặc tăng khả năng chòu nhiệt cho bề mặt khuôn lõi.
22