Các phương pháp chế tạo phôi

Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
Nhận xét của giáo viên.
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
Trang - 1 -
Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
MỤC LỤC
Mục lục....................................................................................................................Trang 2
Lời mở đầu...............................................................................................................Trang 3
Phôi chế tạo bằng phương pháp đúc........................................................................Trang 4
Đúc trong khuôn cát.................................................................................................Trang 4
Đúc trong khuôn kim loại........................................................................................Trang 6
Đúc áp lực cao.........................................................................................................Trang 7

Đúc ly tâm................................................................................................................Trang 8
Đúc liên tục..............................................................................................................Trang 9
Đúc mẫu chảy........................................................................................................Trang 11
Phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực....................................................Trang 12
Phôi chế tạo bằng phương pháp rèn tự do..............................................................Trang 13
Phôi dập thể tích.....................................................................................................Trang 13
Phôi dập tấm..........................................................................................................Trang 14
Phôi từ thép cán......................................................................................................Trang 14
Phương pháp kéo sợi..............................................................................................Trang 14
Ép kim loại.............................................................................................................Trang 14
Phôi hàn.................................................................................................................Trang 14
Gia công chuẩn bị phôi..........................................................................................Trang 15
Trang - 2 -
Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
Lời mở đầu

Chi phí phôi chiếm 20% - 50% giá thành sản phẩm. Vì vậy việc lựa chọn vật
liệu, lựa chọn phương pháp tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý sẽ góp phần vào
việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà còn giảm chi phí sản xuất nâng cao hiệu
quả kinh tế kỹ thuật cho quá trình sản xuất.
Nhiệm vụ của nhà thiết kế công nghệ là phải lựa chọn vật liệu và phương pháp
chế tạo phôi mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Các phương pháp chế tạo phôi: phôi đúc, phôi tạo bằng phương pháp gia công áp lực
như là phôi rèn, phôi dập, phôi cán, phôi kéo ép và phôi hàn là phôi được lắp ghép từ
các loại phôi khác.
Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi sẽ căn cứ vào hình dạng, kích thước chi
tiết, điều kiện làm ciệc của chi tiết, dạng sản xuát và hình thức tổ chức sản xuất cũng
như là cơ sở vật chất sẵn có của cơ sở.
Nếu chi tiết làm việc với chế độ chịu tải phức tạp như tải trọng thay đổi, chịu kéo
nén, chịu uốn, chịu xoắn, đồng thời, ta nên lựa chọn phôi đã qua gia công áp lực. Nếu

tiết diện ngang ít thay đổi, chi tiết có dạng tròn xoay thì ta nên chọn phôi thép cán theo
tiêu chuẩn của nhà sản xuất và có sẵn trên thị trường. Các chi tiết có khối lượng lớn,
hình dáng phức tạp chịu tải trọng không phức tạp ta nên lựa chọn phôi đúc. Các chi tiết
có dạng khung, hộp ta nên lựa chọn phôi hàn.
Tùy thuộc vào dạng sản xuất và hình thức tổ chức sản xuất mà ta lựa chọn phôi
cho phù hợp. Ở dạng sản xuất đơn chiếc nên chọn phôi đúc trong khuôn cát hay phôi rèn
tự do vì chi phí chế tạo phôi thấp. dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối nên chọn phương
pháp đúc trong khuôn kim loại, đúc trong khuôn mẫu chảy hay dùng phương pháp dập
nóng (rèn khuôn) cho năng suất rất cao.
Trang - 3 -
Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
1. Phôi chế tạo bằng phương pháp đúc.
Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại vào khuôn. Sau khi kim loại kết
tinh ta thu được chi tiết có hình dạng và kích thước theo yêu cầu. thông thường các chi
tiết làm bằng gang ta sử dụng phôi đúc vì gang có tính dẻo thấp.
Ưu điểm: có thể đúc được tất cả các kim loại và hợp kim có thành phần khác nhau. Có
thể chế tạo các chi tiết có kích thước và hình dạng đơn giản đến phức tạp mà các
phương pháp tạo phôi khác không thực hiện được. khối lượng vật đúc từ nhỏ vài chục
gam cho đến những chi tiết có kích thước to vài chục tấn. chi phí sản xuất thấp, giá
thành sản xuất thấp.
Nhược điểm: hệ số sử dụng kim loại thấp do đậu rót, đậu ngót. Chi phí kiểm tra các
thành phần các nguyên tố cao do phải dùng máy kiểm tra hiện đại (máy phân tích thành
phần kim loại)
• Các phương pháp đúc.
1.1 Đúc trong khuôn cát.
Là dạng đúc phổ biến. khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót mọt lần rồi phá
khuôn), được chế tạo bằng một hỗn hợp mà cát là thành phần chính.
Là phương pháp tạo phôi được áp dụng cho sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ. Với
phương pháp này kim loại nóng chảy được đổ vào khuôn làm bằng cát, dưới tác dụng
của áp suất và nhiệt độ nó được làm nguội và trở thành vật đúc gọi là phôi.

Vật đúc trong khuôn nguội dàn từ ngoài vào tron, kim loại ở mặt ngoài bị nguội khá
nhanh và tạo nên cấu trúc tinh thể các hạt nhỏ, còn kim loại phía trong nguội chậm hơn
và cho cấu trúc tinh thể có hạt to, vì vậy vật đúc có mặt ngoài cứng hơn bên trong.
Ở giữa khuôn trên và khuôn dưới có lớp cát nguyên chất để tạo vách ngăn tránh hiện
tượng dính lại khuôn.
Mẫu thường làm bằng gỗ có hình dạng giống nguyên vẹn với vật cần đúc nhưng
kích thước phải lớn hơn tùy theo kim loại đúc và hình dáng hình học vật đúc mà có tỷ lệ
tương ứng mà tránh hiện tượng co rút phôi.
Có thể đúc được những chi tiết có kích thước lớn, phức tạp, tính sản xuất linh hoạt,
đầu tư ban đầu thấp, dễ cơ khí hóa và tữ động hóa nhưng độ bóng bề mặt kém, độ chính
xác thấp và lượng dư gia công lớn, chất lượng vật đúc thấp, thường có rỗ khí, rỗ xỉ.
 Quy trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát (hình ):
Trang - 4 -
BỘ MẪU
Hỗn hợp làm lõiHỗn hợp làm khuôn
Lắp ráp khuôn & rót
hợp kim vào khuôn
Làm sạch
Làm khuôn Làm lõi
Sấy lõiSấy khuôn
Dỡ khuôn Kiểm tra
Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
 Những bộ phận chính để vật đúc trong khuôn cát:
- Lõi là bộ phận bên trong khuôn đúc nhằm tạo ra khoảng không gian rỗng bên
trong vật đúc hoặc tạo phần lồi, phần lõm của vật đúc. Thông thường hình dạng bên
ngoài của lõi (trừ tai lõi) giống hình dạng bên trong của vật đúc.
Lõi bao gồm:
+ Tai lõi (1): dùng để định vị lõi trong khuôn theo vị trí xác định
+ xương lõi (2): để tăng độ bền của lõi (thường được làm bằng thép hoặc gang)
+ Rãnh thông khí(3): để tăng khả năng thông khí của lõi

- Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào khuôn. Hệ thống
rót vào khuôn được bố trí chính xác sẽ giảm được lượng kim loại hao phí (vào hệ thống
rót, đảm bảo chất lượng vật đúc). Hệ thống rót gồm: cốc rót, ống rót, rãnh lọc xỉ, rãnh
dẫn.
- Đậu hơi có công dụng dẫn khí từ lòng khuôn thoát ra, làm giảm áp lực động
của kim loại trong khuôn, báo hiệu mức kim loại lỏng vào khuôn.
Trang - 5 -
Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
- Đậu ngót dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi đông đặc, đặc biệt khi đúc
gang trắng, gang rèn, gang có độ bền cao, thép và hợp kim màu và khi vật đúc có thành
dày. Đậu ngót phải được đặt vào chổ thành vật đúc tập trung nhiều kim loại đông đặc
chậm, co ngót nhiều.
1.2 Đúc trong khuôn kim loại.
1.2.1 Vật liệu làm khuôn.
Thường dùng là gang, thép hợp kim, thép C và đồng.
Vật liệu làm lõi: lõi có thể làm bằng kim loại hoặc bằng hỗn hợp cát đất sét.
Vật liệu sơn khuôn: để bảo vệ bề mặt khuôn ta phai sơn khuôn. Vật liệu sơn khuôn
tùy thuộc vào hợp kim đúc.
Thành phần sơn thường dùng như sau:
- Để đúc thép: 50% bột thạch anh + 5,5% đất sét chịu nhiệt + 1,5% xà phòng
lỏng + 30% nước.
- Để đúc gang: 100g bột thạch anh + 50g thể tinh lỏng + 1lit nước.
- Để đúc hợp kim nhôm: 5% bột graphit + 2% dầu nhờn + 10% graphin + 65%
dầu hỏa.
- Để đúc hợp kim nhôm: 15% bột phấn + 8% bột graphit + 4% thủy lỏng +
73% nước.
1.2.2 Kết cấu khuôn lõi.
Cấu tạo của khuôn kim loại tùy thuộc vào vật đúc. Đối với các vật đúc đơn giản,
khuôn thường được làm 2 nửa tương ứng với hòm khuôn trên và dưới như khi đúc trong
khuôn cát. Hai nửa khuôn có thể ghép với nhau bằng bản lề hay chốt định vị.

Khuôn gồm 2 nửa 1 và 2, lòng khuôn 3, hệ thống rót 4 ( hệ thống rót thường bố trí ở
mặt phân khuôn để dễ chế tạo khuôn), gờ khuôn 5 để đảm bảo cứng vững cho khuôn,
chốt định vị 6 để lắp 2 nửa khuôn với nhau 1 cách chính xác. Để cặp chặt khuôn lên
máy ta dùng gờ 7 có lỗ bắt bulông. Đặt lõi cát 8 nhờ gối lõi 9. khí trong khuôn thoát ra
theo rãnh thoát khí 10( đặt dọc theo mặt phân khuôn và sâu 0,2-0,5 mm). Để dễ lấy vật
đúc ra khỏi khuôn, ta dùng chốt đẩy thường chế tạo thành thỏi hình trụ và lắp vào các lỗ
11 ở thành khuôn. Yêu cầu khuôn khi ghép với nhau phải khít để tránh cho vật đúc khỏi
bị bavia.
Trang - 6 -
Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
Đối với những vật đúc phức tạp,
khuôn gồm nhiều phần ghép lại với
nhau, mỗi phần khuôn tạo nên 1 phần
của vật đúc.
Gia công khuôn có thể tiến hành
bằng đúc rồi gia công cơ để đạt độ
chính xác và độ bóng cao.
Khuôn sử dung được nhiều
lần. thường dùng với những kim loại
có độ nóng chảy thấp như kẽm, nhôm,
magiê, hoàng đồng và gang, chi tiết
có độ chính xác cao, rong lượng nhỏ
dưới 12 kg.
Độ chính xác về hình dáng và kích thước cao và tổ chức vật đúc mịn, chất lượng bề
mặt cao, dễ dàng cơ khí hóa và tự động hóa, cho năng suất cao. Tuy nhiên khối lượng
vật đúc hạn chế, khó thực hiện đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp, có thành
mỏng. thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối với vật đúc đon giản, nhỏ, trung
bình vì chi phí đầu tư ban đầu cao.
2. Đúc áp lực cao.
Là phương pháp dùng áp lực ép kim loại lỏng điền đầy vào khuôn sau khi đông đặc,

ta thu được vật đúc. Hình giới thiệu sơ đồ nguyên lý máy đúc áp lực kiểu pittong có
buồng ép nguội.
2.1 Máy đúc áp thấp.
Máy đúc áp lực thấp có áp suất ép khoảng 6-75 at. Loại máy này có thể vận hành
bằng tay, bán tự động hoặc tự động. Nó chỉ dùng để đúc kim loại có điểm chảy < 450
0
c
(như thiếc, chì, kẽm); khi đúc những kim loại có điểm chảy >450
0
c thì giữa thành
xylanh và pittong tạo thành một màng oxyt dễ làm cho máy bị tắc. khuyết điểm của máy
này là hệ thống pittong và xy lanh chóng mòn.
2.2 Máy đúc áp lực cao.
Trang - 7 -
Các phương pháp chế tạo phôi GVHD: Th.s Tôn Thất Nguyên Thy
Máy đúc áp lực cao có áp suất ép khoảng 100-200 at. Vì có áp suất lớn nên nó khắc
phục được nhược điểm của loại máy đúc áp lực thấp, có thể dùng để đúc những kim loại
màu có điểm chảy > 450
0
c, do đó loại máy này được dùng phổ biến hơn.
Đúc áp lực có đặc điểm sau:
- Đúc được vật đúc phức tạp, thành mỏng (1 – 5mm), đúc được các loại lỗ có
kích thước nhỏ.
- Độ bóng và độ chính xác cao.
- Cơ tính vật đúc cao.
- Năng suất cao nhờ mật độ vật đúc lớn.
Nhưng khuôn chóng bị mài mòn do dòng áp lực của hợp kim ở nhiệt độ cao và
không dùng được lõi cát vì dòng chảy có áp lực.
3. Đúc li tâm.
Kim loại nấu chảy được rót vào khuôn quay tròn, dưới tác dụng của lực li tâm kim

loại bị ép vào thành khuôn cho đến khi nguội và
đông đặc.
3.1 Đúc ly tâm đứng
Trang - 8 -