đúc mẩu cát và cơ sở lý thuyết gia công kim loại bằng áp lực

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

TIỂU LUẬN
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ KHÍ
Đề tài:

ĐÚC MẨU CÁT VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

Phương pháp tạo hình bằng cách đúc trong khuôn cát là một phương háp đã xuất hiện từ lâu, nhưng cho tới
ngày nay, công nghệ này vẫn còn chiếm vị trí quan trọng trong kỹ nghệ đúc. Khoảng 90% sản lượng vật đúc trên
thế giới được sản xuất bằng khuôn cát, phần còn lại do khuôn kim loại và các dạng đúc đặc biệt khác. Khuôn cát
được sử dụng nhiều vì dễ chế tạo, rẻ, vốn đầu tư ít. Hơn nữa, phương pháp đúc bằng khuôn cát có thể dùng để
đúc vật nhỏ từ 10g cho đến vật lớn có khối lượng hàng trăm tấn, có thể dùng đúc bất kỳ hợp kim nào như: thép,
gang, đồng, hợp kim nhôm, hợp kim niken, magie…


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
I.1 .Quá trình sản xuất đúc trong khuôn cát .

Quá trình sản xuất đúc mà điển hình là đúc trong khuôn cát diễn ra theo sơ đồ như trên hình sau đây.


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

1) Hỗn hợp làm khuôn và lõi

Hỗn hợp làm khuôn (cát khuôn), và hỗn hợp làm lõi(cát lõi) gồm: cát, đất sét, chất dính kết, chất phụ, nước…

- Loại hỗn hợp cũ(cát cũ): đã dùng để làm khuôn một hoặc nhiều lần.
- Loại hỗn hợp mới(cát mới): mới phối trộn.
- Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi ảnh hưởng lớn đến chất lượng vật đúc.

2) Yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn và làm lõi
1. Độ dẻo
2 .Độ bền
3 .Tính lún
4 .Tính thông khí
5 .Độ bền nhiệt
6 .Độ ẩm
7 .Độ bền lâu


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
3. Các vật liệu làm khuôn và làm lõi

- Cát: Thành phần chủ yếu là SiO , còn gọi là thạch anh, ngoài ra còn có lẫn một ít sét và các tạp chất như Al O , Fe O .
2
2 3 2 3

- Đất sét: Thành phần chủ yếu của sét là cao lanh mAl O , nSiO .H O, ngoài ra còn một số tạp chất khác như CaCO , Fe O , Na CO .
2 3
2 2

3
2 3
2 3
- Chất dính kết: là những chất đưa vào hỗn hợp để tăng độ dỏe và độ bền hỗn hợp .

*. Yêu cầu đối với chất dính kết:

•Khi trộn vào hỗn hợp phải phân bố đều.
•Không dính hỗn hợp vào mẫu, vào lõi.
•Khô nhanh khi sấy và không sinh khí nhiều khi rót khuôn.
•Tăng độ dẻo, độ bền, tính bền nhiệt cho khuôn.
•Dễ phá khuôn, lõi.
•Rẻ, dễ kiễm không độc hại.


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 1: Lắp nửa hòm khuôn


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 2: Tạo lớp cát áo để dễ rút mẫu.

PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
( nguồn: www.meslab.org )

Hình 3: Tạo lớp cát đệm xung quanh mẫu (đây lớp hỗn hợp làm khuôn với cát có độ mịn cao để dễ in hình vật đúc)


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 4: Đầm cát.


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
( nguồn: www.meslab.org )

Hình 5: Gạt bỏ phần cát thừa.


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
( nguồn: www.meslab.org )


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 7: Ráp nửa khuôn còn lại (Chú ý chốt định vị)


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
( nguồn: www.meslab.org )

Hình 8: Định vị hệ thống cấp kim loại lỏng (hệ thống rót, đậu ngót) và thoát khí (đậu hơi).


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
( nguồn: www.meslab.org )

Hình 9: Khuôn sau khi thực hiện lại các bước từ Hình 2 đến Hình 5


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :
( nguồn: www.meslab.org )

Hình 10: Tạo rãnh dẫn


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 11: Rút mẫu


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 12: Ráp 2 nửa khuôn


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 13: Rót kim loại lỏng vào khuôn


PHẦN I
PHƯƠNG PHÁP ĐÚC BẰNG KHUÔN CÁT :

( nguồn: www.meslab.org )

Hình 14: Phá dỡ khuôn được vật đúc


PHẦN II
CỞ SỞ LÝ THUYẾT GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
I - KHÁI NIỆM VỀ GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC :
Gia công kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực
tác dụng lên kim loại rắn ở nhiệt độ cao (nóng) hay nhiệt độ thấp (nguội)
với cường độ lực vượt quá giới hạn đàn hồi của kim loại để làm thay đổi hình
dáng của vật thể mà không phá hủy tính liên tục và tính bền của kim loại.

Phương pháp gia công bằng áp lực trong thực tế sản xuất không những
sử dụng để gia công các sản phẩm bằng kim loại mà còn dùng để gia công
các vật liệu khác như : gốm, sứ, chất dẻo, cao su …Trong phần này chúng ta
chỉ nghiên cứu phạm vi gia công kim loại gọi tắt là gia công áp lực và đặc
biệt là phương pháp chế tạo phôi bằng rèn dập.


PHẦN II
CỞ SỞ LÝ THUYẾT GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
II – ĐẶC ĐIỂM
Gia công áp lực là phương pháp gia công tiên tiến, có năng suất cao, tiêu phí nguồn
nguyên liệu ít do không hoặc vứt bỏ rất ít nguyên liệu thừa nên còn có tên là phương
pháp gia công không phoi.
*So với đúc, chế tạo phôi bằng rèn dập có ưu điểm sau:
- Biến dạng kim loại ở thể rắn có khả năng khử được các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co
làm cho tổ chức kim loại mòn chặt, cơ tính của sản phẩm cao.
- Có khả năng biến tổ chức hạt trong kim loại thành tổ chức thớ, có khả năng tạo được
các tổ chức thớ uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính của sản phẩm.

- Chất lượng cơ lý lớp bề mặt sản phẩm tốt, độ bóng, độ chính xác của các chi tiết rèn
dập cao hơn ở các chi tiết đúc.
- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa, gia công có năng suất cao nên giá thành hạ.


PHẦN II
CỞ SỞ LÝ THUYẾT GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
II – ĐẶC ĐIỂM
* Tuy nhiên so với đúc rèn dập có những hạn chế sau:
- Không gia công được các chi tiết phức tạp như đúc.
- Không rèn dập được các chi tiết quá lớn. Với những chi tiết quá lớn ( như trục tuốc bin )
người ta kết hợp rèn và hàn để tạo phôi.
- Các hợp kim sử dụng trong rèn dập hạn chế hơn so với đúc, không rèn dập được các kim loại
dòn.
* So với gia công cắt gọt, rèn dập có những đặc điểm sau:
- Năng suất cao, phế liệu ít, tiết kiệm nguyên vật liệu nên giá thành hạ.
- Có khả năng tạo tổ chức thớ tăng tính chòu lực cho sản phẩm, còn gia công cắt gọt thì
cắt đứt thớ, làm mất tính liên tục của thớ, làm giảm khả năng chòu lực của sản phẩm.
- Độ chính xác và độ bóng bề mặt của sản phẩm rèn dập thấp hơn ở sản phẩm gia
công cắt gọt, vật liệu cũng hạn chế hơn.


PHẦN II
CỞ SỞ LÝ THUYẾT GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
II – ĐẶC ĐIỂM
Rèn dập là những phương pháp cơ bản để chế tạo phôi cho gia công cắt gọt, những chi
tiết quan trọng cần chòu lực lớn thường phải qua rèn dập. Ngành rèn dập không thể thiếu được
trong công nghiệp cơ khí, ngày nay đang phát triển mạnh theo các hướng:
- Nâng cao độ chính xác và độ bóng của sản phẩm nhằm đạt tới không cần qua gia công cơ
khí.

- Ứng dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến để mở rộng khả năng gia công và nâng cao
chất lượng sản phẩm.
- Chế tạo thiết bò có công suất lớn để có thể gia công được các chi tiết có khối
lượng và kích thước lớn.
- Cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất để nâng cao năng suất lao động, hạ giá thành
sản phẩm.


PHẦN II
CỞ SỞ LÝ THUYẾT GIA CƠNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
III – PHÂN LOAI:
Các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực cơ bản có cán, kéo, ép, rèn tự do,
rèn khuôn, dập tấm, miết, gò. Ở trạng thái nguội người ta thường dùng các phương pháp
kéo dây , dập tấm, dập nguội thể tích, cán nguội, miết, gò đối với các kim loại mềm.
Đối với thép với các sản phẩm có khối lượng lớn hay chiều dày lớn thường dùng cán
nóng, rèn khuôn, rèn tự do, ép chảy.

Cán: là phương pháp biến dạng kim
loại giữa hai trục quay của máy cán, phôi
biến dạng và di chuyển nhờ sự quay liên
tục của trục cán và ma sát giữa trục cán
với phôi.