GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

CHƯƠNG 1
KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
1.1. Khái niệm về quá trình hình thành sản phẩm cơ khí:
Công nghệ được hiểu là kỹ thuật hay kỹ nghệ chế tạo ra sản phẩm vật chất hay tinh
thần phục vụ cho con người và xã hội. Công nghệ cơ khí hay công nghệ chế tạo
máy (Technology of Mechenical Engineering) được hiểu là kỹ thuật tạo ra các sản
phẩm cơ khí đạt các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật như: chất lượng cao, giá thành rẻ
đủ sức cạnh tranh trên thị trường.
1.1.1. Khái niệm về sản phẩm cơ khí.
Sản phẩm cơ khí có thể là một chi tiết độc lập được chế tạo bằng kim loại hay một
cụm chi tiết kim loại và phi kim loại được lắp ghép với nhau tạo thành một sản
phẩm hoàn chỉnh phục vụ cho nhu cầu sử dụng cụ thể.
Ví dụ: nhà máy cơ khí thực phẩm chuyên chế tạo các máy móc, dây chuyền sản
xuất và các phụ tùng thay thế cho ngành chế biến thực phẩm như là các băng tải,
gầu tải…các chi tiết khung sàn, bộ truyền động được làm bằng sắt thép còn băng
tải, gầu tải được làm bằng cao nhựa. Nhà máy cơ khí ôtô xe máy chuyên sản xuất
phụ tùng như: pittông, xylanh, lốc máy…..Nhà máy sản xuất bạc đạn chuyên sản
xuất tất cả các loại bạc đạn trong đó bao gồm bi trượt, bạc trươt, ổ đỡ...làm bằng
kim loại còn các bộ phận như là roong, phớt cao su là các chi tiết phi kim loại.
1.1.2. Mô hình hình thành sản phẩm cơ khí.
Quá trình hình thành sản phẩm cơ khí được mô tả bằng mô hình dưới đây:
Thiết kế
nguyên lý

Nhu cầu
Xã Hội

Thiết kế
chi tiết

Chế tạo –
Thử nghiệm

Nghiên cứu
&
Phát triển

Chuẩn bị SX Tổ chức SX

Sản xuất

1

Tiêu thụ


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Tiếp thị: là đầu mối giao tiếp giữa cung và cầu
Nghiên cứu – phát triển: là một khâu rất quan trọng, sản phẩm luôn luôn đòi hỏi
phải có sự cải tiến, có sự đổi mới liên tục phục vụ cho nhu cầu xã hội ngày càng
cao.
Chế tạo thử: mục đích kiểm nghiệm về nguyên lý kết cấu và chất lượng sản phẩm
sao cho thỏa mãn điều kiện tối ưu đồng thời thăm dò thị trường trước khi tiến hành
sản xuất qui mô

Chuẩn bị sản xuất và tổ chức sản xuất: bao gồm chuẩn bị về thiết kế và chuẩn bị
về công nghệ.
Chuẩn bị về thiết kế: do bộ phận kỹ thuật (nghiên cứu – phát triển) thực hiện có
nhiệm vụ thiết kế hoàn chỉnh trước khi đưa qua bộ phận sản xuất.
Chuẩn bị về công nghệ: nhà công nghệ chế tạo có nhiệm vụ đọc các bản vẽ thiết kế
và các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm từ đó lặp ra qui trình công nghệ sao cho sản
xuất đạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao nhất trong điều kiện sản xuất cho phép.
Công nghệ chế tạo máy là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên
cứu thiết kế và tổ chức thực hiện quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí sao cho đạt
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật nhất định trong điều kiện qui mô sản xuất cụ thể.
Công nghệ chế tạo máy là lý thuyết phục vụ cho công việc chuẩn bị sản xuất và tổ
chức sản xuất có hiệu quả nhất. Mặt khác nó là môn học nghiên cứu quá trình hình
thành bề mặt chi tiết và lắp ráp chúng thành sản phẩm.
1.1.3. Quá trình sản xuất và quá trình công nghệ.
1.1.3.1. Quá trình sản xuất.
Quá trình sản xuất là quá trình con người tác động vào tài nguyên thiên nhiên để
biến nó thành sản phẩm phục vụ cho lợi ích của con người.
Hiểu theo nghĩa rộng thì quá trình hình thành sản phẩm cơ khí bao gồm các quá
trình: khai thác quặng mỏ, luyện kim, gia công cắt gọt, lắp ráp hoàn chỉnh…
Hiểu theo nghĩa hẹp hơn thì quá trình sản xuất trong một nhà máy cơ khí là tổng
hợp các hoạt động có ích biến các nguyên lịêu và bán thành phẩm thành sản phẩm
đặc trưng của nhà máy cơ khí.
1.1.3.2. Quá trình công nghệ.
Quá trình công nghệ là một phần của quá trình sản xuất trực tiếp làm thay đổi vế
hình dáng kích thướt, tính chất lý hóa của bản thân chi tiết và vị trí tương quan giữa
các chi tiết trong sản phẩm
1.1.3.3. Các thành phần của qui trình công nghệ.
Nguyên công: là một phần của quá trình công nghệ được hoàn thành liên tục, tại
một chỗ làm việc và do một hay nhóm công nhân cùng thực hiện. Nếu thay đổi một
trong các điều kiện: tính liên tục hay chỗ làm việc thì ta đãchuyển sang một nguyên

công khác

2


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Ví dụ: tiện trục bậc như hình H1.2 có thể có các phương án gia công như sau:

Hình 1.2
Phương án 1: tiện mặt A, mặt B xong trở đầu tiện mặc C ngay, đó là một nguyên
công vì mang tính liên tục và tại một vị trí làm việc.
Phương án 2: tiện mặt A và mặt B cho hàng loạt chi tiết sau đó chuyển sang tiện
mặt C cũng cho cả loạt chi tiết trên cùng một máy đó. Như vậy là ta đã chia thành 2
nguyên công vì không đảm bảo tính liên tục mà đã làm gián đọan khi gia công sản
phẩm.
Phương án 3: tiện mặt A, mặt B trên máy số 1, tiện mặt C trên máy số 2. Như vậy
cũng đã chia thành 2 nguyên công vì chỗ làm việc đã thay đổi từ máy số 1 sang máy
số 2.
Thực hiện nguyên công tiện xong tiến hành phay rãnh then ở máy phay cũng là
chuyển sang một nguyên công khác.
Mục đích của việc phân chia nguyên công hợp lý là để hoạch toán kinh tế và tổ
chức sản xuất có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật:
Ý nghĩa kỹ thuật: tùy theo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà phải lựa chọn phương
pháp gia công.
Ví dụ như gia công mặt phẳng tùy theo yêu cầu chi tiết thô hay tinh mà ta lựa chọn
phương pháp phay hay mài tinh.
Ý nghĩa kinh tế: việc phân chia các nguyên công ít hay nhiều còn tùy thuộc vào

chủng loại, đặc tính kỹ thuật của thiết bị và số lượng sản phẩm. Đối với máy chính
xác thì không nên dùng để gia công thô mà chỉ nên dùng để gia công tinh. Máy lớn
thì nên gia công chi tiết lớn còn máy nhỏ thì gia công chi tiết nhỏ vì máy gia công
chính xác, máy có kích thướt gia công lớn thì đắt tiền hơn, chi phí cho 1 ca máy (chi
phí đầu tư, điện, nước, dầu mỡ, bảo trì bảo dưỡng…) cao hơn làm cho giá thành sản
phẩm cũng cao theo.
Gá: là một phần của nguyên công được hoàn thành trong một lần gá đặt chi tiết. Ví
dụ như chi tiết trên hình H1.1 là: gá lần 1 tiện một đầu, rồi quay đầu gá lần 2 tiện
tiếp đầu kia. Một nguyên công có thể có một hay nhiều lần gá.
Vị trí: là một phần của nguyên công, được xác định bởi vị trí tương quan giữa chi
tiết với máy hoặc giữa chi tiết với dao cắt. Ví dụ trên hình H1.2 ta gá chi tiết trên
đầu phân độ phay rãnh then thứ nhất sau đó quay 180 0 phay tiếp rãnh then thứ 2
được gọi là một lần gá nhưng có 2 vị trí. Như vậy một lần gá có thể có một hay
nhiều vị trí.

3


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Bước: cũng là một phần của nguyên công gia công một bề mặt (hoặc tập hợp bề
mặt) sử dụng một hoặc một bộ dao mà trong quá trình làm việc không thay đổi chế
độ cắt (n, s, t).
Ví dụ: tiện mặt trụ C sau đó thay đổi tốc độ vòng quay n, bước tiến dao s, thay dao
để tiện ren là hai bước khác nhau.
Đường chuyển dao: là một phần của bước để hớt đi một lớp vật liệu có cùng chế độ
cắt và sử dụng cùng một dao. Như vậy một bước có thể có nhiều đường chuyển dao.
Động tác: là một hành động của công nhân đề điều khiển máy thực hiện việc gia

công hay lắp ráp. Ví dụ: nhấn nút khởi động máy, kẹp êtô…Động tác là đơn vị nhỏ
nhất của nguyên công.
1.1.4. Các dạng sản xuất và hình thức tổ chức sản xuất.
1.1.4.1. Các dạng sản xuất.
Tùy theo sản lượng hàng năm và mức độ ổn định của sản phẩm mà người ta chia ra
3 dạng sản xuất:
Sản xuất đơn chiếc: sản lượng ít (khoảng vài chục chiếc đến trăm chiếc), sản phẩm
không ổn định gồm nhiều chủng loại. Thường sử dụng các máy vạn năng. Qui trình
công nghệ có phần đơn giản dưới dạng các bảng hay phiếu công nghệ và đòi hỏi
trình độ tay nghề thợ giỏi. Ví dụ như các cơ sở, xí nghiệp cơ khí nhỏ sản xuất theo
đơn đặt hàng.
Sản xuất hàng loạt có sản phẩm hàng năm không quá ít, chế tạo từng loạt theo chu
kỳ xác định, sản phẩm tương đối ổn định. Người ta còn phân chia ra: sản xuất hàng
lọat nhỏ, hàng lọat vừa, hàng lọat lớn.
Sản xuất hàng khối có sản lượng rất lớn ( hang ngàn sản phẩm mỗi năm ), sản
phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hóa cao, máy móc chuyên dùng, qui trình công
nghệ được thiết kế và tính toán chính xác và được lặp thành tài liệu công nghệ có
nội dung cụ thể và tỷ mỉ. Ví dụ như các nhà máy chuyên sản xuất động cơ, hộp tốc
độ, dinh vít… ở hình thức này dể dàng ứng dụng các phương pháp công nghệ tiên
tiến, tự động hóa quá trình sản xuất tạo thành một dây chuyền sản xuất tự động đạt
hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao.
Sản lượng: số lượng sản phẩm sản xuất trong một đơn vị thời gian
Sản lượng hàng năm: số lượng sản phẩm sản xuất trong một năm.
Căn cứ vào sản lượng hàng năm người ta phân chia dạng sản xuất theo phương
pháp gần đúng
N

=

α + β


N 1 m 1 +

100 


( 1.1 )

Trong đó:
N

: Sản lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm

N1

: Số lượng sản phẩm sản xuất theo kế họach

m

: Số lượng chi tiết trong một sản phẩm
4


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

α

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

: lượng phế phẩm dự phòng cho quá trình tạo phôi ( 3-6 %)

β

: lượng phế phẩm dự trù trong quá trình gia công cơ ( 5-7 % )

Đối với các chi tiết phức tạp dễ sinh phế phẩm được tính theo công thức
N

=

α 
β 

N 1 m 1 +
1 +

100 
100 


( 1.2 )

Sau khi xác định được sản lượng hàng năm ta có thể xác định dạng sản xuất theo
bảng 1.1
Bảng 1.1
Dạng sản xuất

Khối lượng chi tiết ( Kg )
< 4 Kg

4 - 200 Kg

> 200 Kg

Sản lượng hàng năm ( chiếc/ năm )
Đơn chiết

< 100

< 10

<5

Lọat nhỏ

100 - 500

10 - 200

55 – 10

Lọat vừa

500 – 5.000

200 – 500

100 - 300

Lọat lớn

5.000 – 50.000

500 – 5.000

300 – 1.000

> 50.000

> 5.000

> 1.000

Hàng khối

1.1.4.2. Các hình thức tổ chức sản xuất.
Tổ chức sản xuất theo dây chuyền.
Mỗi nguyên công được thực hiện và hoàn tất tại một địa điểm làm việc nhất định
nhưng chúng có mối quan hệ với nhau về mặt thời gian và không gian. Ơ phương
pháp này các máy móc được bố trí theo trình tự các nguyên công đồng thời phải
tuân thủ theo nhịp sản xuất T ( phút ) và bước vận chuyển L (mét ). Phương pháp
này luôn mang lại hiệu quả kinh tế cao, áp dụng cho các dạng sản xuất hàng loạt,
hàng khối.
Nhịp sản xuất:
tn =

T
N

(phút/chiếc)

(1.3)

- T : khoảng thời gian làm việc (phút)
- N : số lượng sản phẩm hoặc chi tiết sản xuất ra trong khoảng thời gian T
Tổ chức sản xuất không theo dây chuyền.
Mỗi nguyên công được thực hiện độc lập với nhau không có mối liên hệ về mặt
không gian và thời gian với các nguyên công khác. Hiệu quả kinh tế của phương
pháp này thấp. Việc bố trí các máy móc thiết bị thường theo nhóm chức năng của
5


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

máy như là nhóm máy tiện, nhóm máy phay, nhóm máy bào…thường được áp dụng
cho dạng sản xuất đơn chiết, hàng loạt nhỏ, sửa chữa thay thế.
1.1.4.3. Quan hệ giữa đường lối, biện pháp công nghệ, và qui mô sản xuất trong
việc chuẩn bị sản xuất.
Chuẩn bị công nghệ trong việc chuẩn bị sản xuất đóng một vai trò hết sức quan
trọng làm cho sản xuất mang tính ổn định và đem lại hiệu quả cao, đảm bảo được
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cho sản phẩm đồng thời hoàn thành kế hoạch và tiến
độ sản xuất đề ra.
Nội dung thực hiện của quá trình công nghệ được ghi thành văn bản được gọi là qui
trình công nghệ.
Số lượng các nguyên công trong một quá trình công nghệ phụ thuộc vào phương
pháp thiết kế nguyên công, phụ thuộc vào trang thiết bị sẵn có và trình độ tay nghề
của công nhân vận hành máy.
Có hai phương pháp thiết kế nguyên công như sau:

Phân tán nguyên công: số bước trong một nguyên công ít, số lượng nguyên công
nhiều. Trong một số trường hợp phương pháp này có lợi nếu như ra sử dụng các loại
máy chuyên dùng, đơn giãn, giá thành thấp, dụng cụ cắt chuyên dùng.
Tập trung nguyên công: tập trung nhiều bước công nghệ trong một nguyên công.
Như vậy số lượng nguyên công trong quá trình công nghệ sẽ ít.
Phương pháp này áp dụng trong trường hợp có mấy tổ hợp, trung tâm gia công
CNC để gia công các chi tiết phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao vì khi tập trung thì
một lần gá đặt chi tiết ta có thể gia công nhiều bước sẽ giảm được sai lệch do gá đặt.
Xu hướng hiện nay trong ngành cơ khí chế tạo máy người ta áp dụng phương pháp
tập trung nguyên công nhằm rút ngắn thời gian phụ, tiết kiệm chi phí sản xuất và do
đó hạ giá thành sản phẩm.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
1. Sản phẩm cơ khí là gì?
2. Mô hình quá trình hình thành sản phẩm cơ khí (nhiệm vụ của các khâu như:
tiếp thị, quảng cáo, nghiên cứu và phát triển…).
3. Quá trình sản xuất là gì:
4. Quá trình công nghệ là gì?
5. Các thành phần của quá trình công nghệ (sáu thành phần: nguyên công; gá;
vị trí; bước; đường chuyển dao; động tác).
Lưu ý:
◊ Thay đổi một trong hai yếu tố: tính lien tục và vị trí làm việc là thay
đổi nguyên công
6


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

6. Gá là một lần gá đặt (định vị và kẹp chặt). Khi tháo chi tiết ra gá đặt lại theo
một sơ đồ định vị và kẹp chặt khác có nghĩa là chuyển sang một lần gá khác.
7. Bước là một đơn vị của QTCN hay nói cách khác bước nó là đơn vị của
nguyên công.
8. Ví dụ: Trong nguyên công tiện trụ phôi có đường kính từ 30 thành chi tiết
có đường kính 22 ta chia thành các bước như sau: bước tiện thô 6mm;
bước tiện bán tinh 1.5mm; bước tiện tinh 0.5mm.
9. Ở ví dụ trên ta thấy rằng ở bước tiện thô lượng dư gia công là 6mm, với điều
kiện hệ thống công nghệ đang thức hiện không đáp ứng ta có thể chia 6mm
thành hai đường chuyển dao 3mm.
10. Đường chuyển dao là một đơn vị của bước
11. Có bao nhiêu dạng sản xuất được sử dụng trong ngành chế tạo máy?
12. Có ba dạng sản xuất chủ yếu:
13. Sản xuất đơn chiếc\
14. Sản xuất hàng lọat. Người ta còn phân sản xuất hàng lọat ra là ba hình thức:
hàng lọat nhỏ; hàng lọat vừa và hàng lọat lớn. Hàng lọat nhỏ hình thức gần
giống với hình thức sản xuất đơn chiếc, hàng lọat lớn gần giống với hình
thức sản xuất hàng khối.
15. Sản xuất hàng khối
16.
17. Đặc điểm của các hình thức sản xuất: đơn chiếc, hang lọat, hang khối (số
lượng sản phẩm; độ phức tạp, chu kỳ sản xuất và máy móc thiết bị sử dụng
chủ yếu là lọai nào?)
18. Sản lượng là gì?
19. Sản lượng hàng năm là gì? Công thức tính sản lượng hang năm cho sản
phẩm?
20. Các phương pháp thiết kế nguyên công?
21. Tập trung nguyên công
22. Phân tán nguyên công
23. Xu hướng phát triển của ngành chế tạo máy hiện đại?

BÀI TẬP CHƯƠNG 1
1. Tính sản lượng tổng cộng chi tiết cần sản xuất trong một năm cho các chi
tiết đơn giản, phức tạp
2. Tính nhiệp sản xuất

7


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP TẠO PHÔI VÀ GIA CÔNG CHUẨN BỊ PHÔI
2.1. Các phương pháp chế tạo phôi.
Chi phí chôi chiếm từ 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, dạng sản xuất và hình thức tổ chức sản xuất cũng như là cơ sở vật chất sẳn 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 như phôi rèn, phôi dập.

-

Nếu tiết diện ngang ít thay đổi, chi tiết có dạng tròn xoay ta nên chọn phôi
thép cán theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất và có sẳn 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 đúc hay phôi hàn.

-

Ơ dạng sản xuất đơn chiếc nên chọn phôi đúc trong không cát hay phôi rèn
tự do vì chí phí chế tạo phôi thấp.

-

Dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối nên chọn phương pháp đúc trong khuôn
kim loại, đúc mẫu chảy hay dùng phương pháp dập nguội, dập nóng ( rèn
khuôn ) cho năng suất rất cao.

2.1.1. Phôi chế tạo bằng phương pháp đúc.
Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn. Sau khi kim loại kết

tinh ta thu được chi tiết có hình dạng và kích thướt 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 chi tiết thấp.
Nhược điểm: hệ số sử dụng kim loại thấp do tiêu phí kim lọai cho hệ thống đậu rót,
đậu ngót. Chi phí kiểm tra thành phần các nguyên tố cao do phải dùng đến máy
kiểm tra hiện đại (ví dụ như máy phân tích thành phần kim loại)
8


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

2.1.2. Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc
Vùng 1 là lớp ngòai cùng cấu trúc hạt
nhỏ mịn do tốc độ nguội lớn, mầm
ngọai lai nhiều.
Vùng 2 tiếp theo là lớp hạt tương đối
lớn hình trụ vuông góc với thành
khuôn. Do thành khuôn bắt đầu nóng
lên, tốc độ nguội giảm xuống, hạt lớn
hơn và phát triển mạnh theo phương
pháp tuyến với thành khuôn là phương
truyền nhiệt nên hạt có hình trụ.
Vùng 3 trong cùng là vùng hạt lớn
đẳng trục. Kim lọai lỏng ở giữa kết

tinh sau cùng, lúc này thành khuôn đã
nóng lên nhiều nên tốc độ nguội giảm
xuống cho cấu trúc hạt lớn.
Hình 2.1: cấu trúc 3 vùng của thỏi đúc
2.1.3. Các khuyết tật của vật đúc
-

Rỗ co và lõm co: Do kim lọai khi kết tinh bị co lại và không được bù tạo nên
những rỗ co nằm rãi rác trên khắp vật đúc. Co tập trung tạo nên lõm co
thường nằm ở nơi kết tinh sau cùng phía trên vật đúc. Khi thiết kế khuôn đúc
sao cho phần lõm co này nằm ở đậu ngót và sẽ cắt bỏ đi sau khi đúc.

-

Rỗ khí: khí hòa tan thóat ra không kịp tạo nên những rỗ khí hay bọt khí gây
ra hiện tượng tróc vỏ trong khi sử dụng. Người ta thường tiến hành khử khí
trước khi đúc bằng cách sáy khuôn trước khi đúc hay đúc trong môi trường
chân không.

-

Thiên tích: là sự không đồng nhất về thành phần và cấu trúc của vật đúc cả
với hợp kim và kim lọai do tích tự tạp chất.

2.1.4. Các phương pháp đúc:
2.1.4.1. Đúc trong khuôn cát:
Kkhuôn đúc được làm từ hỗn hợp cát, khuôn chỉ sử dụng một lần. Khuôn có thể làm
bằng tay hay bằng máy, mẫu có thể làm bằng gỗ hay bằng kim lọai và có thể tiến
hành làm khuôn trong hòm khuôn hay làm trực tiếp từ nền xưởng.
Ưu điểm:

Khả năng đúc được chi tiết có hình dáng đơn giản đến phức tạp, kích thướt nhỏ lớn.
Chi phí đầu tư thấp do đó giá thành sản phẩm thấp. Tuy nhiên độ chính xác và chất
lượng bề mặt chi tiết không cao do có nhiều rỗ xỉ, rỗ khí, hệ số sử dụng kim loại
thấp. Thích hợp cho các dạng sản xuất đơn chiếc và hàng lọat nhỏ. Áp dụng làm
khuôn bằng máy cho dạng sản xuất lọat vừa và lọat lớn

9


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Các bộ phận chính để đúc vật đúc trong khuôn cát:

Hình 2.2: a) chi tiết; b) mẫu; c) hộp lõi; d) khuôn đúc cát; e) vật đúc
1. tai mẫu; 2. lõi; 3. chốt định vị; 4. hòm khuôn; 5. đậu rót; 6. vật đúc; 7. lòng
khuôn; 8. đậu ngót và đậu hơi; 9. hỗn hợp làm khuôn; 10. xiên hơi; 11. lỗ
thóat khí cho lõi; 12. mặt phân khuôn.
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

Hình 2.3 - Cấu tạo 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 trong khuôn.
Đậu ngót dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi động 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 đặc vào chỗ thành vật đúc tập trung nhiều kim loại,
động đặc chậm, co ngót nhiều.

10


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Hỗn hợp làm khuôn, làm lõi: hỗn hợp này phải có tính dẻo, độ bền, tính lún, tính
thông khí, tính bền nhiệt, độ ẩm và tính bền lâu. Để đáp ứng các yêu cầu đó, hỗn
hợp làm khuôn gồm: cát, đật sét, chất kết dính và chất phụ.
- Cát: là thành phần chủ yếu của hỗn hợp làm khuôn, lõi. Thành phần chủ yếu của
cát là thạch anh (SiO2), ngoài ra còn có ít đất sét và tạp chất khác.
- Đất sét: thành phần chủ yếu là cao lanh. Đất sét có tác dụng tăng độ dẻo và độ
bền của hỗn hợp.
- Chất kết dính: là những chất được đưa vào hỗn hợp để tăng độ dẻo, độ bền. Chất
kết dính thường là dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông, dầu trầu), các chất hòa tan
trong nước (đường, mật mía, bột hồ, . . .), các chất dính kết hóa cứng (nhựa thông,
ximăng, hắc ín, . . .) và nước thuỷ tinh.
- Chất phụ: thường là mùn cưa, rơm rạ, bột than và chất sơn khuôn như bột
graphít, bột than, nước thuỷ tinh hoặc dung dịch của chúng với đất sét. Chất phụ

đưa vào nhằm tăng tính lún, tính thông khí, độ bóng bề mặt khuôn và tăng khả năng
chịu nhiệt của hỗn hợp.
Đem trộn các hỗn hợp trên với tỷ lệ nhất định, ta được hỗn hợp làm khuôn. Hỗn
hợp làm khuôn chia làm hai loại:
+ Cát áo: dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn nên phải có độ bền, độ dẻo cao và
bền nhiệt vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng. Cát áo phải có độ hạt
nhỏ, mịn để tăng độ bóng bề mặt của vật đúc; chiế, 10 – 15% lượng cát làm khuôn.
+ Cát đệm: dùng để đệm cho phần khuôn còn lại nhằm tăng độ bền của khuôn,
nên không cần yêu cầu cao như cát áo; chiếm khoảng 85 – 90% tổng lượng cát
khuôn.
2.1.4.2. Đúc trong khuôn kim loại:
Đặc điểm của phương pháp đúc khuôn kim lọai:
Ưu điểm:
-

Khuôn được tái sử dụng được nhiều lần (vài chục đến hàng vạn lần).

-

Độ sạch, độ chính xác và chất lượng bề mặt cao (Rz: 20÷40 µm ). Điều này
làm giảm khối lượng gia công cơ khí đáng kể

-

Tổ chức hạt kim lọai mịn (do tốc độ nguội nhanh) đặc biệt là lớp bề mặt tiếp
giáp với khuôn nên độ bền cơ học nâng cao.

-

Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu rót, đậu ngót và

phế phẩm đúc. Nâng cao năng suất lao động vì dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
Điều kiện vệ sinh lao động được cải thiện.

-

Tiết kiệm được nhà xưởng do không cần pha trộn hỗn hợp làm khuôn và quá
trình làm khuôn.

Ưu điểm:
-

Tính dẫn nhiệt của khuôn kim lọai cao nên khả năng điền đầy kém do đó khó
đúc các vật đúc phức tạp, thành mỏng.
11


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

-

Dùng rộng rãi trong đúc thép, gang, đồng, nhôm…, chế tạo các chi tiết như
secmăng, xylanh, pittông, van…

-

Đúc khuôn kim lọai thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối vì chi phí
đầu tư ban đầu cho hệ thống khuôn cao.

Tuy có những nhược điểm trên nhưng công nghệ đúc trong khuôn kim loại vẫn
được sử dụng rộng rãi để đúc gang, hợp kim và kim loại màu trong sản xuất hàng
loạt và loạt lớn bởi vì có những chi tiết không thể chế tạo được nếu không sử dụng
khuôn kim loại, ví dụ các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ
bền cao trong động cơ.
Khuôn đúc
Khuôn đúc là thiết bị tạo hình cho nước thép đông đặc khi rót nước thép vào tạo
thành thỏi thép. Trong sản xuất, khuôn đúc là phần hao tổn có tính thay đổi, có ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng thép và là một chỉ tiêu hạch toán kinh tế. Cho nên
thiết kế cần chính xác, sử dụng và duy tu bảo dưỡng chuẩn xác có ý nghĩa rất quan
trọng.
1,2 hai nữa khuôn
3. lòng khuôn
4. hệ thống rót
5. gờ khuôn
6. chốt định vị
7. gờ khuôn có chỗ bắt
bulông
8. lõi cát
9. gối lõi
10. rãnh thóat khí
11. chốt đẩy
Hình 2.4: khuôn kim lọai
Vật liệu làm khuôn:
Vật liệu làm khuôn thường sử dụng gang có tính dẫn nhiệt tốt, chắc chắn và rẻ. Do
tính chất của việc đúc thép rất khắc nghiệt, đều kiện làm việc của khuôn thép mang
tính chu kỳ: gia nhiệt, làm nguội, tức là giãn nở, co ngót nên khuôn đúc dễ bị hỏng
bởi nứt hoặc chóc.
Tuổi thọ khuôn đúc phần lớn được quyết định bởi thành phần hoá học. Để nâng cao
tính đúc cần duy trì một hàm lượng các bon tương đối cao: Thường khoảng 3,2

-4,0%, Si líc (Si) chọn theo yêu cầu của tổ chức: thường khoảng 1,2 - 2,2 %. Hiện
tượng tróc khuôn tăng theo hàm lượng Si tăng, nhưng nứt thì ngược lại
Thiết bị đúc khuôn
Thiết bị đúc khuôn thường được chia thành đúc trên và đúc dưới,
12


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

o

Đúc trên: Rót vào từ đầu thỏi.

o

Đúc dưới:


Ưu điểm: Rót vào ống từ các cống rót dâng lên từng thỏi từ phía dưới.
Như vậy với đúc dưới, một lầm rót có thể rót được nhiều thỏi, năng
suất và chất lượng bề mặt thỏi tốt hơn nhiều do mặt nước thép dâng
lên bình ổn không bắn toé như rót từ trên, khí, tạp chất và xỉ đều có
điều kiện nổi lên trên tốt hơn, che chắn chống tái ô xy hoá cũng thuận
tiện.



Nhược điểm: Thiết bị trên đĩa đúc, ống rót trung tâm phức tạp hơn,

tiên tốn thêm vật liệu chịu lửa và lượng thép ở ống rót và cống rót,
giảm suất thu hồi kim loại.

2.1.4.3. . Đúc ly tâm:
2.1.4.4. Phương pháp đúc này có đặc điểm:
-

Phương pháp này có đặc điểm: tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn tại các
khuyết tật rỗ khí, rỗ co.

-

Có thể tạo được các vật đúc gồm nhiều lớp kim loại khác nhau. Tuy nhiên,
phương pháp này chỉ thích hợp với vật có dạng tròn xoay, chất lượng bề mặt
trong kém.

-

Đúc các chi tiết tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi như đúc các lọai ống
hợp kim, secmăng, bạc lót…

-

Không cần dùng hệ thống đậu rót, đậu ngót nên tiết kiệm kim lọai.

-

Hình 2.5: nguyên lý đúc ly tâm

Hình 2.6: vật đúc ly tâm

Ngòai ra còn có các phương pháp đúc như: đúc áp lực, đúc liên tục, đúc trong
khuông vỏ mỏng, đúc trong khuôn mẫu chảy.
2.1.4.5. Đúc áp lực:
Là phương pháp dùng áp lực ép kim loại lỏng điền đầy vào khuôn sau khi đông đặc,
ta thu được vật đúc. Trên hình 2.3 giới thiệu sơ đồ nguyên lí máy đúc áp lực kiểu
pittông có buồng ép nguội.

13


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Hình 2.7 – Sơ đồ đúc áp lực kiểu pittông
Hợp kim lỏng đã được định lượng được rót vào buồng ép 2. Khi pittông ép 1 thực
hiện hành trình ép, hợp kim lỏng ép lên pittông 3 đi xuống. Cửa 4 sẽ dẫn hợp kim
lỏng qua rãnh dẫn vào khuôn 5. Khuôn đúc gồm 2 phần tĩnh và động có cơ cấu
đóng mở. Vật đúc sau khi đông đặc được lấy ra theo phần động của khuôn. Lúc này
pittông 3 thực hiện sự dịch chuyển ngược để đẩy phần hợp kim thừa ra khỏi miệng
xilanh chuẩn bị cho hành trình ép tiếp tục.
Đúc áp lực có các 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, có thể đạt đến R z= 20 µm, cấp chính xác
11÷12.

-

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.
Thường áp dụng đúc phôi cho các chi tiết nhôm, thiếc, manhê và hợp kim của kẽm.
Ngoài ra còn có phương pháp đúc liên tục và đúc trong khuôn mẫu chảy đúc chân
không, đúc trong khuôn vỏ mỏng.
2.1.5. Phôi chế tạo bằng phương pháp gia công áp lực
Gia công áp lực là dùng ngoại lực tác dụng thông qua các dụng cụ làm cho kim
loại bị biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể theo các định hướng trước để thu được
chi tiết có hình dạng kích thước theo yêu cầu.
Khi gia công áp lực khối lượng và thành phần hóa học của kim loại không thay đổi.
2.1.5.1. Phôi chế tạo bằng phương pháp rèn tự do.
Rèn là phương pháp làm biến dạng kim loại ở trạng thái nóng. Đơn giản sử dụng đe
và búa nếu rèn tay hoặc sử dụng máy búa hơi, máy ép thủa lực để tác động lên vật
rèn.
14


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Phôi rèn có cơ lý tính tốt hơn hẳn so với phôi đúc.
Rèn tự do sử dụng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc, trong công nghiệp sửa chữa
tàu thủy, tàu hỏa…các chi tiết chịu tải trọng phức tạp
Rèn tự do sử dụng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc, trong công nghiệp sửa chữa
tàu thủy, tàu hỏa…các chi tiết chịu tải trọng phức tạp.
Phôi từ thép cán.
Cán là phương pháp làm biến dạng kim lọai qua khe hở của các trục cán quay
ngược chiều nhau tạo nên quá trình cán bằng lực ma sát. Thông thường quá trình
cán thép của các nhà máy bao gồm 3 khâu chủ yếu: luyện thép – đúc thỏi – cán.
Phôi cán có tiết diện ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn ( sổ tay tiêu chuẩn thép
cán). Độ chính xác, chất lượng bề mặt và thành phần hóa học phôi cán ổn định hơn
so với phôi đúc. Thường dùng để gia công các chi tiết dạng trục, bánh răng…

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý của quá trình cán

2.1.5.2. Phương pháp kéo sợi
Là phương pháp gia công áp lực, trong
đó kim loại được biến dạng qua lỗ hình
của khuôn kéo; Hình dạng, kích thước,
tiết diện của sản phẩm phụ thuộc vào
hình dạng, kích thước của lỗ khuôn
2.1.5.3. Ép kim loại
15

Hình 2.9 – Sơ đồ kéo sợi
1. Phôi; 2. Khuôn kéo;
3. Sản phẩm

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Là quá trình gia công kim loại bằng áp
lực, trong đó kim loại được nung nóng
và được ép qua lỗ khuôn để có được
hình dạng và kích thước theo yêu cầu
cần thiết.

2.1.5.4. Phôi hàn.
Phôi hàn được chế tạo từ thép cán dạng tấm hay dạng thép hình liên kết lại với nhau
bằng mối hàn. Sử dụng cho các chi tiết dạng hộp như khung sàn, bệ máy… giá
thành rẻ so với phôi đúc tuy nhiên chất lượng phôi phụ thuộc vào chất lượng mối
hàn, khả năng chịu tải trọng thấp hơn so với phôi đúc.
2.1.5.5. Phôi dập nóng ( rèn khuôn ).
Phôi dập nóng có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt cũng
như là cơ tính cao. Hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với phương pháp rèn tự do.
Tuy nhiên cần phải có máy dập, máy ép có công suất cao, chi phí đầu tư ban đầu
lớn. Do vậy chỉ thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối.
2.1.5.6. Phôi dập nguội.
Dập nguội là phương pháp gia công áp lực làm biến dạng kim lọai ở trạng thái
nguội. Theo tính chất biến dạng, dập nguội được chia làm các hình thức:
-

Dập cắt

-

Dập uốn

-

Dập vuốt

-

Dập tạo hình

-

Dập thể tích

Phôi dập nguội thông thường ở dạng tấm. Phương pháp này cho năng suất và chất
lượng chi tiết rất cao có khi không cần qua gia công cắt gịt. Có hệ số sử dụng vật
liệu cao và tỉ lệ phế phẩm thấp ( 0,2% ). Phù hợp cho các ngành chế tạo ôtô, thiết bị
điện, đồ gia dụng…Một số chi tiết điển hình cho phương pháp này như lon nước
giải khát, lon đựng thực phẩm….
2.2. Gia công chuẩn bị phôi.
Lựa chọn hình thức gia công chuẩn bị phôi phụ thuộc vào tính chất công việc, dạng
sản xuất và cơ sở vật chất trang thiết bị hiện có của từng cơ sở.
Trong sản xuất hàng lọat, hàng khối việc gia công chuẩn bị phôi được thực hiện ở
những phân xưởng riêng biệt với các thiết bị chuyên dùng. Trong sản xuất đơn chiếc
việc gia công chuẩn bị phôi tiến hành linh họat. Ví dụ như làm sạch vật đúc có thể
tiến hành tại xưởng đúc, gia công phá tại phân xưởng cắt gọt…
2.2.1. Làm sạch bavia, đậu rót, đậu ngót.

16

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Các phôi đúc nhất là đúc trong khuôn cát có đậu rót đậu ngót cần phải cắt bỏ bằng
cách cưa, cắt gió đá hay gõ búa. Các bavia của phôi dập thường được cắt trên khuôn
cắt sau công đọan dập tạo hình.
2.2.2. Làm sạch phôi.
Khâu làm sạch phôi loại bỏ các xỉ, rổ của phôi đúc hay oxít trên bề mặt phôi rèn sẽ
giúp cho quá trình gia công cắt gọt thuận lợi hơn, ít mòn dao hơn. Phương pháp làm
sạch thủ công như cạo bằng bàn chải sắt, máy mài cầm tay cho năng suất thấp, chất
lượng và năng suất kém hơn là phương pháp làm sạch bằng cách phun cát, bắn bi
với áp lực cao. Tuy nhiên bắn cát và bắn bi có chi phí đầu tư ban đầu cao.
2.2.3. Cắt phôi.
Khi sử dụng thép cán dạng thanh có tiết diện tròn, vuông hay thép hình có thể cắt
phôi trên máy cưa tay, cưa cần, cưa dĩa, cưa đai.
Cắt đứt bằng máy tiện kết hợp với vạt mặt khoan tâm.
Cắt phôi trên máy chuyên dùng cho năng suất rất cao nhưng tiết diện không chính
xác. Thường sử dụng trong sản xuất hàng lọat, hàng khối khi cắt các loại thép tròn,
vuông, thép hình, thép dạng tấm. Ví dụ như máy cắt tole có thể cắt chiều dài 12m,
chiều dày 30mm
Cắt bằng hỗn hợp khí oxy và axetylen C 2H2 ( cắt gió đá ) thông thường cắt phôi
dạng tấm theo hình dạng phức tạp. Chất lượng bề mặt cắt kém thường phải gia công
lại ( mài, dập… )
Cắt bằng tia lửa điện ( máy cắt dây đồng, máy cắt dây molip đen ) cho độ chính xác
và chất lượng bề mặt chi tiết cao ( Ra=0,2 µm ) nhưng năng xuất thấp. Dùng để cắt
vật liệu cứng như thép hợp kim đã qua gia công áp lực trong ngành chế tạo khuôn
mẫu.
2.2.4. Ủ phôi.

Nhiệt độ
(00 C)

nung

Giữ nhiệt

Nguội

thời gian (giờ)

Do quá trình làm nguội nhanh vì vậy lớp bề mặt của phôi đúc thường có độ cứng
450 – 600 HB, các loại phôi gia công áp lực do xuất hiện hiện tượng biến cứng
đồng thời với quá trình biến dạng dẻo, làm cho tính dẻo của vật liệu giảm, độ cứng
bề mặt tăng. Các loại phôi này cần được ủ để phục hồi tính dẻo và giảm độ cứng
trước khi gia công cắt gọt
Chế độ ủ phụ thuộc vào vật liệu, hình dạng kích thước của phôi.
17


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

2.2.5. Nắn phôi.
Các phôi có lượng dư phân bố không đồng đều, phôi thanh bị cong, hay bị cong sau
khi gia công nhiệt cần được nắn thẳng.
Các biện pháp nắn thẳng:
-

Nắn trên máy tiện

-

Nắm trên máy chuyên dùng

-

Nắn trên máy ép

-

Nắn thủ công bằng búa và đe
+ Nắn thẳng trên 2 khối V:

+ Nắn thẳng trên 2 mũi tâm, một mũi cố định, một mũi điều chỉnh được.

+ Nắn trên máy ép chuyên dùng.

+ Nắn trên máy cán ren thẳng.

18


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

19

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

2.2.6. Gia công phá ( gia công bóc vỏ).
Gia công phá nhằm bóc đi lớp vật liệu chất lượng kém bên ngòai hay làm giảm sai
lệch của phôi nhằm làm giảm sai số in dập, tăng độ chính xác cho các nguyên công
cắt gọt tiếp theo.
Lớp vật liệu bên ngòai thường có lượng dư, độ cứng không đồng đều nên dễ xảy ra
hiện tượng va đập. Do đó nên chọn máy dùng để gia công phá có công suất lớn mà
không cần độ chính xác ca.
2.2.7. Gia công lỗ tâm.
Lỗ tâm là chuẩn tinh phụ được dùng cho nguyên công cắt gọt, kiểm tra và sửa chữa
phục hồi sau này. Một số hình dạng lỗ tâm:
Lỗ tâm côn 600: là bề mặt định vị tiếp xúc với mũi tâm. Đối với chi tiết lớn, dùng lỗ
tâm côn 750, 900. Ngòai ra còn có phần côn lã 120 0 để bảo vệ bề mặt định vị không
bị sứt đồng thời khi cần gia công mặt đầu khi tiện chống tâm. Ngòai ra các trục như
trục cán người ta còn làm thêm phần ren bên trong để lắp vít, mặt bích để bảo vệ lỗ
tâm cần khi sửa chữa phục hồi.
Có thể gia công lỗ tâm trên máy tiện, máy khoan bằng mũi khoan tâm. Trong sản
xuất hàng lọat có thể kết hợp vạt mặt đầu và khoan tâm trên máy chuyên dùng.
2.3. Vật liệu phôi.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1659-75 qui định nguyên tắc ký hiệu cho từng
lọai vật liệu kim lọai ( thép, gang, hợp kim màu ) theo các thành phần hóa học chủ
yếu.
-

Đối với thép: lượng cácbon trung bình tính theo phần vạn, các nguyên tố hợp
kim ký hiệu theo tên nguyên tố hóa học và hàm lượng trung bình tính theo

phần trăm ( nếu ≈ 1% thì không cần ghi ). Phía cuối có ký hiệu chữ A là thép
có chất lượng cao: ít tạp chất phốt pho và lưu hùynh.

-

Đối với hợp kim màu: ký hiệu của nguyên tố gốc kế đến là các nguyên tố
hợp kim và hàm lượng phần trăm của chúng. Ví dụ: AlCu4Mg: hợp kim
nhôm có 4% cu và 1%Mg.

2.3.1.

Thép.

2.3.1.1. Thép cacbon.
Thép cacbon ( không hợp kim hóa ) là hợp kim giữa sắt và cacbon với hàm lượng C
≤ 2,14 %. Thép cacbon có những ưu điểm: đễ đúc, dễ hàn, dễ gia công, giá thành
thấp. Tuy nhiên do hàm lượng các nguyên tố hợp kim thấp nên độ bền, độ dẻo, độ
dai va đập kém, độ thấm tôi thấp. Độ bền nhiệt thấp (<3000C)
Thép cacbon thường dùng làm các chi tiết máy chịu tải trọng khơng lớn, không
phức tạp
Theo công dụng thép cacbon chia ra các lọai như sau:
Thép cacbon thông dụng ( thép cacbon chất lượng thường – thép xây dựng).

20


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Theo TCVN 1765-75 qui định ký hiệu cho nhóm thép này: Chữ C – cacbon; T –
thép và kế là chỉ số giới hạn bền kéo tối thiểu tính theo kG/mm 2 và cuối cùng nếu có
chữ “s” là thép sôi; “n” thép nữa lặng, nếu là thép lặng thì không ghi gì cả.
Ví dụ: CT31 là thép cacbon chất lượng thường có giới hạn bền kéo tối thiểu R m>
310 kG/mm2.
Thông thường ngòai thị trường người ta kêu theo ký hiệu của Nga ( JOCT ). Bảng
so sánh tương đương giữa các mác thép:
Bảng 2.1
TCVN 1765-75

JOCT 380-71

Hàm lượng cacbon

CT33

C T1

0,06-0,07%C

CT34

C T2

0,12-0,14%C

CT38

C T3

0,18-0,21%C

CT42

C T4

0,24-0,28%C

CT51

C T5

0,30-0,35%C

CT61

C T6

0,36-0,42%C

Thép cacbon thông dụng có cơ tính không cao, thường làm các chi tiết máy làm
việc trong điều kiện tải trọng nhỏ, khung sàn thiết bị, sử dụng thông dụng trong
ngành xây dựng. Các sản phẩm thường ở dạng dầm và các lọai thép hình, thép tấm
như U, I, L, T, Z…
2.3.1.2. Thép cacbon kết cấu.
Là nhóm thép cacbon có chất lượng tốt, hàm lượng tạp chất thấp ( S≤0,04%;
P≤0,035%) ký hiệu C: cacbon và chỉ số theo sau chỉ hàm lượng cacbon tính theo
phần vạn. Ví dụ C20: 0,20% cacbon. Theo tiêu chuẩn TCVN 1766-75 qui định thép
cacbon kết cấu cán nòng và rèn có đường kính hay chiều dày < 250mm chia làm hai
nhóm:

Nhóm 1: với hàm lượng Mangan thường ( Mn< 0,8%). Ví dụ: C8, C10, C15, C20,
C25, C30, C35…, C85.
Nhóm 2: với hàm lượng Mangan cao ( Mn < 1,2% ). Ví dụ: C15Mn, C20Mn,
C25Mn…, C70Mn
Thép cacbon kết cấu thường dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng cao như:
trục truyền, bánh răng…
2.3.1.3. Thép cacbon dụng cụ.
Thép có hàm lượng cacbon cao ( %C: 0,7-1,3%). Theo TCVN 1822-76 qui định
điều kiện kỹ thuật cho thép cacbon dụng cụ hàm lượng Mn thấp gồm có các mác
thép: CD70, CD80…, CD130. C: cacbon, D: dụng cụ, chỉ số theo sau chỉ hàm
lượng cacbon tính theo phần vạn. Thép cacbon dụng cụ có hàm lượng Mn cao ví dụ:
CD80MnA: thép cacbon dụng cụ có 0,80% C, 1%Mn, A: thép chất lượng cao.
21


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Thép cacbon dụng cụ sau khi nhiệt luyện có độ cứng cao (max 62HRC) tuy nhiên
khả năng chịu nhiệt thấp nên thường dùng làm đục, dũa, tarô…
2.3.1.4. Thép hợp kim.
Thép hợp kim là hợp kim Fe-C có chứa các nguyên tố hợp kim như Mn, Si, Cr, Ni,
Ti, W, Mo… đồng thời lượng tạp chất S, P, O thấp.
Thép hợp kim ở trạng thái chưa nhiệt luyện cơ tính không khác gì nhiều so với thép
cacbon. Sau nhiệt luyện thép hợp kim có độ bền, độ cứng cao nhưng độ dẻo dai
giảm. Thép hợp kim giữ được độ cứng ở t 0 8000C, có khả năng chống mài mòn và
ăn mòn hóa học cao
Tính công nghệ thép hợp kim kém hơn so với thép cacbon, nhất là đối với các thép
hợp kim có hàm lượng các nguyên tố hợp kim cao.

Thép hợp kim thường dùng làm các chi tiết máy chịu tải trọng cao, phức tạp, yêu
cầu mức độ chống mài mòn cao như bánh răng, trục truyền, bulông đai ốc chịu
lực…
Theo công dụng người ta chia thép hợp kim thành các nhóm sau:
-

Thép hợp kim kết cấu: C: 0,1-0,85%. Ví dụ: 20Cr, 40CrMn

-

Thép hợp kim dụng cụ: C: 0,7-1%. Ví dụ các mác thép 90CrSi,
100CrWMn…

-

Thép hợp kim đặc biệt

-

Thép ổ lăn

-

Thép không gỉ: có hàm lượng Cr>12% nên có khả năng chống ôxy hóa cao.
Thông thường được gọi là Inox có các mác theo tiêu chuẩn Nhật (JIS):
SUS301, SUS304, SUS311, SUS314…

-

Thép hợp kim chịu nhiệt

2.3.2.

Gang.

Gang là hợp kim Fe-C trong đó C: (2,14 - 6,67)% và luôn chứa các nguyên tố khác
như: P, S, Si, Mn. Thông thường gang chứa 2-4% Mn, 0,04-0,65% P, 02-0,15%S.
Theo thành phần hóa học người ta chia gang ra làm các lọai:
-

Gang thường: không chứa các nguyên tố hơp kim hóa

-

Gang hợp kim thấp: các nguyên tố hợp kim < 3%

-

Gang hợp kim trung bình: lượng chứa nguyên tố hợp kim 3-10%

-

Gang hợp kim cao: lượng chứa nguyên tố hợp kim >10%

Theo tổ chức và điều kiện tạo thành graphit, gang chia ra làm các lọai:
-

Gang trắng: cacbon trong gang ở dạng liên kết hóa học xementit tự do vì vậy
gang này rất giòn và cứng.

-

Gang xám: tổ chức graphit nên có tính đúc tốt, dễ gia công cơ khí

22


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

-

Gang cầu: graphit trong gang có dạng cầu nhờ đưa vào chất biến tính đặc
biệt ( Mg, Ce hoặc một số nguyên tố đất kiếm khác) vào gang lỏng khi đúc.

-

Gang biến trắng: mặt ngòai là gang trắng nhưng bên trong là gang xám.

-

Gang dẻo: graphit dạng bông nên gang có tính dẻo cao.

2.3.3.

Kim lọai màu và hợp kim màu.

2.3.3.1. Đồng và hợp kim đồng.
a) Đồng đỏ: là đồng nguyên chất có khối lượng riêng γ = 8,96g/cm 3, nhiệt độ nóng

chảy 10830C. Tính đúc của đồng đỏ kém, độ chảy lõang kém do đó trong ngành cơ
thường dùng hợp kim của đồng
b) Latông – đồng thau: là hợp kim đồng với kẽm (Zn<45%): được dùng nhiều
trong công nghiệp vì cơ tính khá, tính chống ăn mòn tốt, dễ đúc và dễ gia công áp
lực.
Theo TCVN có các mác như: LcuZn30: latông có 30%Zn
b) Brông – đồng thanh: là hợp kim đồng với các nguyên tố hợp kim khác. Được
chia làm 2 lọai:
Brông thiếc ( đồng thanh thiết): là hợp kim đồng và thiết. Brông có Sz > 8% có tính
chống mài mòn tốt nên thường được dùng làm ổ trượt, bạc lót…. Brông có Sz < 8%
có tính truyền âm xa thường được dùng để chế tạo các nhạc cụ như kèn, chiêng,
cồng, trống đồng…. Ví dụ: BcuSn5Zn5Pb5.
Brông không thiếc: là hợp kim đồng với các nguyên tố khác không gồm Zn, Sz. Ví
dụ: Brông nhôm: BcuAl5 cán thành tấm dùng để dập huy hiệu, huân chương. Brông
chì: BcuPb30: làm ổ trượt trong động cơ đốt trong.
2.3.3.2. Nhôm và hợp kim nhôm.
Nhôm nguyên chất có màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 660 0C, khối lượng riêng
2,7g/cm3, có độ bền và độ cứng thấp nên thường được sử dụng dạng hợp kim nhôm
vì có độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn và chịu nhiệt cao đồng thời có ưu
điểm là nhẹ nên được sử dụng làm các chi tiết trong ngành hàng không, ngành ôtô.
Thường có các nhóm hợp kim nhôm như:
-

Al-Si

-

Al-Cu

-

Al-Mg

-

Al-Zn

-

Hợp kim nhôm biến dạng

-

Hợp kim nhôm bền nhiệt

23


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2
1. Chi phí phôi thong thường chiếm bao nhiêu phần trăm?
2. Các phương pháp tạo phôi?
3. Tiêu chí lựa chọn phương pháp chế tạo phôi?
4. Phôi chế tạo theo phương pháp đúc có ưu và nhược điểm gì?
5. Các hương pháp đúc, đặc điểm, khả năng áp dụng? ( đúc trong khuôn cát,
khuôn kim lọai, đúc mẫu chảy, đúc li tâm, đúc lien tục )
6. Cấu tạo tinh thể của vật đúc?

7. Các khuyết tật của vật đúc?
8. Các thành phần của khuôn đúc?
9. Các phương pháp gia công áp lực: rèn tự do; rèn khuôn; dập nóng; dập
nguội, cán, kéo?
10. Phạm vi sử dụng phôi đã qua gia công áp lực?
11. Ý nghĩa của việc gia công chuẩn bị phôi?
12. Các phương pháp gia công chuẩn bị phôi bao gồm: cắt phôi, nắn phôi, làm
sạch phôi, gia công bóc vỏ, vạt mặt khoan tâm. Cách thực hiện và phạm vi
ứng dụng cho từng trường hợp. Máy móc thiết bị sử dụng?
13. Một số tiêu chuẩn thong dụng (DIN, JOCT, GB, ASTM, ISO, JIS, TCVN)
14. Các mác thép thông dụng (thép cacbon, thép kết cấu, thép cacbon dụng cụ,
thép hợp kim, thép không rĩ )

24


CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 1

TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

CHƯƠNG 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT GỌT KIM LỌAI
3.1. Những khái niệm cơ bản.
3.1.1. Khái niệm phương pháp gia công cắt gọt kim loại.
Quá trình cắt gọt kim lọai là quá trình con người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp
vật liệu thừa ra khỏi chi tiết, nhằm đạt được những yêu cầu cho trước về hình dáng,
kích thước, vị trí tương quan giữa các bề mặt và chất lượng bề mặt của chi tiết gia
công.
Lớp kim lọai thừa cần được hớt bỏ ra khỏi chi tiết được gọi là lượng dư gia công cơ.
Khi lượng kim lọai này đã bị cắt bỏ ra khỏi chi tiết được gọi là phoi cắt.

3.1.2. Các phương pháp gia công kim loại.
Xuất phát từ mục đích nghiên cứu và sử dụng khác nhau, các phương pháp gia công
kim lọai thường được phân lọai như sau:
− Phân lọai theo nguyên lý tạo hình bề mặt: phương pháp gia công chép hình,
phương pháp gia công định hình, phương pháp gia công bao hình.
− Phân lọai theo yêu cầu của chi tiết gia công: gia công thô, gia công bán tinh, gia
công tinh, gia công bóng.
− Phân lọai theo máy gia công: gia công tiện, phay, bào, mài, khoan, khóet, doa,
xọc, chuốt…
− Phân lại theo bế mặt gia công: gia công mặt phẳng, gia công mặt trụ, gia công
rãnh, gia công lỗ, gia công bánh răng…
3.1.3. Hệ thống công nghệ: MÁY – DAO – ĐỒ GÁ – CHI TIẾT
Để tiến hành gia công sản phẩm cơ khí, con người phải sử dụng những máy móc
thiết bị thỏa mãn yêu cầu kinh tế - kỹ thuật. hệ thống thiết bị này còn được gọi là hệ
thống công nghệ. Bao gồm bốn thành phần: máy công cụ – dụng cụ cắt – đồ gá –
chi tiết.
− Máy: thực hiện nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho quá trình gia công
− Dụng cụ cắt: trực tiếp cắt bỏ lượng dư gia công ra khỏi chi tiết nhờ năng lượng
của máy cung cấp thông qua các chuyển động tạo hình.
− Đồ gá: có nhiệm vụ xác định vị trí của chi tiết trong hệ thống công nghệ đồng
thời cố định chính xác vị trí của chi tiết trong quá trình gia công.
− Chi tiết gia công: là đối tượng của quá trình cắt gọt.
3.1.4. Sự hình thành bề mặt chi tiết trong quá trình cắt gọt.
Các bề mặt được hình thành trong quá trình cắt ( hình 3.1 )
− Mặt sẽ gia công: bề mặt dao sẽ cắt đến.
− Mặt đang gia công: bề mặt trên chi tiết mà dao đang thực hiện nhiệm vụ tách
phoi.
25