Huong dan thiet ke cong nghe ducp1

Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
Lời nói đầu
Nằm trong chơng trình đào tạo đại học ngành cơ khí của trờng đại
học kỹ thuật công nghiệp. Kỹ thuật chế tạo máy là môn học kỹ thuật cơ sở
giới thiệu các phơng pháp chế tạo phôi và các chi tiết máy dùng trong ngành
chế tạo máy và nhiều ngành khác của nền kinh tế quốc dân. Môn học cung
cấp những kiến thức cơ bản về các quá trình sản xuất đúc, hàn và rèn
dập, hớng dẫn cách thiết kế công nghệ và chọn dụng cụ, thiết bị để thực
hiện các quá trình công nghệ đó.
Để thực hiện đợc mục tiêu nêu trên của môn học, gắn học với hành, cùng
với việc tiếp nhận các kiến thức qua chơng trình học học tập lý thuyết
theo các giáo trình môn học, ngời học còn phải thực hiện các bài thí
nghiệm và các bài tập thực hành. Tài liệu bài tập môn học kỹ thuật chế tạo
máy này giúp cho ngời học có cơ sở và điều kiện thuận lợi để thực hiện
đợc các bài tập môn học đợc giao trong quá trình học tập, giúp ngời học
làm quen và có khả năng thiết kế công nghệ chế tạo các loại phôi và chi
tiết máy có kết cấu tơng đối đơn giản.
Tài liệu đợc một tập thể giảng viên của bộ môn Công nghệ kim loại biên
soạn, do PTS Lê Cao Thăng làm chủ biên. Phân công biên soạn nh sau:
Phần I:
Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
Mục A, B và C PTS Lê Cao Thăng
Mục D GV Bùi Ngọc Trân
Phần II: Hớng dẫn thiết kế công nghệ rèn tự do
GV Vũ Đình Trung
Phần III: Hớng dẫn thiết kế công nghệ dập thể tích trên máy búa
PTS Lê Cao Thăng

Phần IV: Hớng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy
GV Phạm Việt Bình
Để thuận tiện cho việc sử dụng, mỗi phần đợc in thành một tập riêng.
Các tác giả mong những tập tài liệu này sẽ giúp ích cho sinh viên trong
quá trình học tập tại trờng. Tài liệu cũng có thể dùng để tham khảo cho
các bạn đồng nghiệp, các kỹ s trong công tác kỹ thuật.
Những ý kiến đóng góp để hiệu chỉnh, bổ sung nâng cao chất lợng
cho những lần xuất bản sau xin gửi về địa chỉ:
Bộ môn Công nghệ kim loại, khoa Cơ khí, trờng Đại học kỹ thuật công
nghiệp Thái Nguyên.

1


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
Phần I hớng dẫn thiết kế công nghệ đúc
Đề bài:
Thiết kế công nghệ đúc chi tiết... (đợc chỉ định theo bản vẽ đề bài
số...) với các điều kiện sản xuất nhỏ, mẫu gỗ, làm khuôn cát bằng tay. Vật
liệu chi tiết và vật liệu mẻ kim loại đợc chỉ định theo số đầu đề bài tập.
Nhiệm vụ cụ thể:
1) Phần bản vẽ:
a) Bản vẽ công nghệ đúc (bản vẽ vật đúc) (A2)
b) Bản vẽ mẫu, hộp lõi (A3)
2) Phần thuyết minh:
a) Phân tích tính công nghệ của kết cấu vật đúc

b) Cách chọn mặt phân khuôn
c) Thuyết minh quá trình làm khuôn
d) Các tính toán: Hệ thống rót, ngót, hơi, mẻ liệu kim loại, lực đè
khuôn

a. Hớng dẫn thực hiện bài tập thiết kế công nghệ đúc
Dới đây hớng dẫn trình tự các bớc tiến hành để làm một bài tập thiết
kế công nghệ đúc, chủ yếu dùcho phơng pháp làm khuôn bằng tay để
đúc vật đúc gang xám
I. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết đúc, phân tích tính công nghệ của nó,
đề xuất những kiến nghị sửa đổi hình dạng, kết cấu
cho phù hợp với khả năng của sản xuất đúc
Khi thiết kế công nghệ một chi tiết đúc ta phải nghiên cứu bản vẽ chi
tiết đúc để hiểu hình dáng, kích thớc, điều kiện làm việc, vị trí của chi
tiết trong máy, đặc điểm của vật liệu chế tạo chi tiết cũng nh yêu cầu về
cơ lý tính của toàn bộ chi tiết, của từng phần chi tiết, cách gia công chi
tiết sau này v.v... Tìm hiểu càng đầy đủ thì bản thiết kế công nghệ
càng có chất lợng tốt, sản phẩm đúc ra sẽ đạt đợc hiệu quả kinh tế cao, vật
đúc ít bị h hỏng.
1. Đọc bản vẽ chi tiết đúc:

Muốn hình dung đợc chi tiết phải đọc kỹ bản vẽ. Đó là đòi hỏi trớc tiên
đối với ngời thiết kế công nghệ đúc. Khi hình dung đợc chi tiết đúc một
cách đầy đủ mới có điều kiện để chọn mặt phân khuôn, ráp khuôn,
thiết kế lõi, đậu ngót và hệ thống rót, vật làm nguội, lợng d gia công và lợng d công nghệ một cách thích hợp nhất đối với quy mô sản xuất và trang
thiết bị hiện có của phân xởng.
2. tìm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết :

Nghiên cứu điều kiện làm việc của chi tiết đúc để có thể đề ra các
biện pháp thích hợp trong quá trình chế tạo vật đúc. Ví dụ khi đúc các

thân máy công cụ, các sống trợt là bộ phận rất quan trọng không cho phép
có khuyết tật đúc thì phải đặt phần này nằm ở khuôn dới v.v...
2


Bộ môn Chế Tạo Máy

đúc

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

3. nghiên cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo
và yêu cầu về cơ lý tính của chi tiết :

Mỗi hợp kim đúc đều có đặc điểm riêng về tính đúc, do đó khi
thiết kế công nghệ cần phải chú ý để có biện phám công nghệ thích ứng
(ví dụ để lợng trừ co ở mẫu khác nhau tơng ứng với mỗi hợp kim đúc; Chú ý
thiết kế hệ thống rót có khả năng điền đầy vật đúc đối với các hợp kim có
độ chảy loãng kém; Có biện pháp chống nứt vật đúc đối với các hợp kim
truyền nhiệt kém). Dùng phơng pháp đúc đạt độ chính xác cao để đảm
bảo kích thớc của chi tiết đúc ra đáp ứng đợc đúng yêu cầu của bản vẽ mà
không cần gia công cơ khí với các hợp kim khó gia công cơ khí nh thép
chịu mài mòn (thép mangan cao), thép chịu axit (thép silic)...
4. tìm hiểu cách gia công chi tiết, vị trí gá lắp
của chi tiết trong khi gia công cơ khí

Những hiểu biết về cách gia công, vị trí gá lắp chi tiết khi gia công
cơ khí sẽ giúp cho ngời thiết kế công nghệ đúc trong việc chon mặt
phân mẫu, ráp khuôn, quy định các lợng d công nghệ... đợc hợp lý, chính
xác, cũng nh tạo điều kiện cho việc gia công cơ khí đợc thuận lợi, chi phí

gia công ít và ít bị sai hỏng.
5. Đề xuất ý kiến để sửa đổi hình dáng, kết cấu chi tiết đúc

Sau khi đã đọc bản vẽ chi tiết đúc, tìm hiểu điều kiện làm việc,
đặc điểm của vật liệu, cách gia công cơ khí sau khi đúc nếu thấy có
phần nào của chi tiết có hình dang và kết cấu không hợp lý (không đảm
bảo cho quá trình đúc và quá trình gia công cơ khí tiếp theo đợc thuận
lợi, hoặc không đảm bảo đợc chất lợng vật đúc... ) thì ngời thiết kế công
nghệ đúc cần thảo luận và đề xuất với ngời thiết kế chi tiết đúc và ngời
thiết kế gá lắp gia công cơ khí (trong phạm vi sinh viên thực hiện bài tập
đúc thì đó là sự thảo luận và đề xuất ý kiến của sinh viên với giáo viên hớng dẫn) sự thay đổi hình dáng và kết cấu của chi tiết đúc cho phù hợp với
khả năng sản xuất. Mọi sự thay đổi hình dáng và kết cấu chi tiết đúc cho
phù hợp với công nghệ đúc không đợc làm ảnh hởng tới khả năng làm việc
của nó.
II. Thiết kế vật đúc
1. Chọn vị trí vật đúc trong khuôn rót:

Vị trí của vật đúc trong khuôn lúc rót thờng chọn theo phơng pháp
làm khuôn, cách bố trí hệ thống rót, lợng d gia công cơ khí và lợng d công
nghệ, kích thớc của hòm khuôn... Khi chọn vị trí vật đúc trong khuôn khi
rót cần chú ý:
- Những phần quan trọng của chi tiết cần sít chặt, những bề mặt
gia công quan trọng, lớn nên đặt ở phần dới của khuôn (ví dụ phần sống trợt của thân máy tiện, các bề mặt răng của bánh răng... ).
- Nếu không thể thực hiện đợc điều nêu trên thì đặt các mặt này
dựng đứng hoặc nghiêng để tránh khuyết tật rỗ xỉ, rỗ khí...
3


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
- Nếu vì nguyên nhân nào đó những mặt gia công quan trọng bắt
buộc phải đặt quay về phía trên thì phải tạo mọi điều kiện để những
khuyết tật đúc (rỗ co, rỗ xỉ, rỗ khí... ) chỉ sinh ra ở những phần của vật
đúc mà khi đúc có thể cắt bỏ đi (đậu hơi, đậu ngót, phần gia công cơ
khí... )
- Những vật đúc bằng hợp kim có độ co lớn khi đông nguội thì khi rót
phải đặt ở vị trí có thể đảm bảo cho hớng đông của kim loại trong khuôn
về phía bổ ngót cho đậu ngót.
- Đặt những phần vật đúc có thành mỏng và rộng ở phía dới của
khuôn hoặc nằm nghiêng lúc rót để tránh các khuyết tật nh thiếu, khớp...
của vật đúc.
2. chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn, chọn mặt
ráp khuôn và mặt phân mẫu:

Việc chọn vị trí của mẫu khi làm khuôn cũng nh mặt ráp khuôn có ảnh
hởng lớn đến quá trình kỹ thuật làm khuôn và độ chính xác của vật đúc.
Chọn mặt ráp khuôn nên căn cứ vào các chỉ dẫn sau đây:
- Đảm bảo cho quá trình làm khuôn đợc dễ dàng, thuận lợi (rút đợc mẫu
ra khỏi khuôn dễ dàng sau khi làm khuôn đảm bảo cho việc sửa khuôn đợc
thuận tiện, việc thao tác khi làm khuôn và khi lắp đợc dễ dàng... ). Muốn
vậy nên chọn mặt ráp khuôn qua tiết diện lớn nhất; chọn sao cho lòng
khuôn rộng và lòng khuôn trên nên chọn nông hơn lòng khuôn dới để giảm
chiều cao và trọng lợng của nửa khuôn trên.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho kết
của mẫu đơn giản, càng ít phần lắp rời càng tốt để giảm chi phí chế tạo
mẫu và khuôn, đảm bảo độ bền và cứng vững của mẫu.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho

khuôn chỉ có một mặt ráp khuôn và mặt ráp khuôn này đồng thời là mặt
phân mẫu, điều đó làm cho cấu tạo khuôc đúc đơn giản, cho phép làm
khuôn cả trên máy và vật đúc đạt độ chính xác. Để thực hiện chỉ dẫn này
có trờng hợp ngời ta dùng thêm các lõi để tạo hình bề mặt bên phức tạp
của vật đúc (Hình 1).
- Mặt ráp khuôn nên là mặt phẳng. Nếu phải dùng đến ụ cát thì ụ cát
nên nằm ở khuôn dới (Hình 2).
- Mặt ráp khuôn cũng nh vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao
cho số lõi là ít nhất, nếu có thể đợc nên dùng thêm ụ cát thay cho lõi. Điều
đó làm giảm thời gian chế tạo và lắp ráp lõi, nâng cao độ chính xác của
vật đúc, giảm bavia ở chỗ mối ráp khuôn và lõi (Hình 3). Chiều cao của ụ
cát nằm ở phần khuôn dới Hd D, còn ụ cát nằm ở phần khuôn trên Htr 0,3D
(D là đờng kính của ụ cát) đối với trờng hợp làm khuôn cát tơi trên máy. Khi
làm khuôn bằng tay có thể giảm các trị số này đi gần một nửa.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu khi làm khuôn nên chọn sao cho
chiều cao chung của khuôn là bé nhất, vì nếu phải dùng mẫu có chiều cao
lớn để làm khuôn thì vừa khó rút mẫu ra khỏi khuôn, khuôn dễ sứt vỡ, lại
khó lắp đặt lõi vào khuôn, hình dạng vật đúc thay đổi nhiều do độ
nghiêng thành vật đúc lớn. Ngoài ra khuôn đúc cao dễ bị phình, khuôn
Hình 1- Làm khuôn đế
bàn xoay
4
của máy


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

trên dễ bị nổi lên do áp suất của kim loại lỏng lớn, phải dùng các biện pháp
đặc biệt để xử lý.

Hình 2- Khuôn giá đỡ với mặt ráp
khuôn gấp khúc
Không đúng- ụ cát 1 treo ở nửa khuôn trên
Đúng nên
ụ cát
2 nằm
nửa tất
khuôn
ới lõi đều nằm ở phần
- Mặt ráp khuôn
chọn
saoở cho
cả dcác
khuôn dới để dễ lắp đặt lõi, dễ kiểm tra vị trí của lõi trong khuôn.
- Mặt ráp khuôn và vị trí của mẫu trong khuôn nên chọn sao cho toàn
bộ hoặc phần lớn các phần vật liệu đúc đòi hỏi độ chính xác và chất lợng
đợc nằm trong cùng một hòm khuôn và tốt nhất là cả vật đúc nằm ở khuôn
dới. Các mặt không qua gia công cơ khí, lại không cho phép có độ nghiêng
Hình
3- đợc
Làmbốkhuôn
chân
bệ máy
của vật đúc thì
không
trí nằm
ở thành

bên của khuôn đúc.
Hình
chân
Khuôn
có lõi;
c) mà chiều rộng hay
- Với cáca)
vật
đúcvẽcó
khe bệ;
hẹpb)
hoặc
thành
mỏng
Khuôn
có cần
ụ cátđảm bảo kích thớc chính xác thì
chiều dày của khe hẹp hay
thành
mặt ráp khuôn phải chọn sao cho những phần này cùng nằm trong một
hòm khuôn để các kích thớc của các phần này không hoặc ít bi thay đổi
nhất khi hòm khuôn bị xê dịch (Hình 4).

Hình 4- Khuôn vành đờng
5 kính 3m dày
25mm làm dới nền


Đúng
Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

- Mặt ráp khuôn và vị trí của khuôn đợc chọn sao cho mặt chuẩn gia
công nên nằm trong một hòm khuôn, không có mặt ráp cắt ngang và tốt
nhất là bố trí đợc mặt chuẩn và các mặt gia công theo chuẩn đó trong
cùng một hòm khuôn.
Ngoài ra mặt ráp khuôn và vị trí mẫu trong khuôn cũng phải chú ý bảo
đảm dễ lắp ráp khuôn, dễ sửa chữa, dễ kiểm tra và dễ sấy.
3. thành vật đúc- thiết kế chuyển tiếp thành vật đúc

Thành vật đúc nối liền các bộ phận làm việc cơ bản của vật đúc với
nhau tạo nên một kết cấu vững chắc. Chiều dày thành vật đúc đợc thiết
kế không chỉ dựa vào yêu cầu làm việc của chúng mà còn phải đảm bảo
đợc khả năng có thể đúc đợc. Dùng hợp kim có độ chảy loãng cao có thể
đúc đợc những vật đúc có thành mỏng.
Khi thiết kế công nghệ đúc cần căn cứ vào bảng B1 để kiểm tra xem
với chiều dày các thành của chi tiết cần đúc có đúc đợc không. Nếu có
thành nào của vật đúc quá mỏng không đúc đợc thì phải sửa đổi kết
cấu hoặc có những biện pháp công nghệ đặc biệt.
Giữa các thành vật đúc có phần chuyển tiếp. Nếu các thành vật đúc
có chiều dày gần bằng nhau thì sự chuyển tiếp đơn giản chỉ là những
góc lợn với bán kính thích hợp để khuôn không bị vỡ khi rút mẫu và vật đúc
không bị nứt khi hợp kim đúc kết tinh và đông đặc trong khuôn. trong tr6


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
ờng hợp chiều dày các thành vật đúc khác nhau nhiều thì phải thiết kế
phần chuyển tiếp (bảng B2).
4. Sai lệch cho phép về kích thớc, khối lợng
của vật đúc và lợng d:
4.1. sai lệch về kích thớc và khối lợng:

Khi chế tạo vật đúc bao giờ cũng có sự sai lệch giữa kích thớc, khối lợng danh nghĩa và thực tế, sai lệch này phụ thuộc vào dạng sản xuất,
trình độ công nhân mộc mẫu, làm khuôn, làm lõi và lắp ráp...
- Bảng B3 giới thiệu các giá trị sai lệch cho phép về kích thớc đối với
vật đúc bằng gang xám và bằng thép.
- Bảng B4 sai lệch cho phép về chiều dày thành và gân không gia
công của vật đúc bằng gang xám.
- Bảng B5 sai lệch cho phép về khối lợng của vật đúc bằng gang
xám.
Để xác định đợc sai lệch về kích thớc và khối lợng vật đúc trớc hết cần
xác định đợc cấp chính xác vật đúc. Tuỳ theo độ chính xác yêu cầu, tất
cả các vật đúc đợc chia ra làm ba cấp chính xác. Độ chính xác cấp I dùng
cho sản xuất hàng loạt lớn, sử dụng mẫu kim loại và máy để làm khuôn
đúc. Độ chính xác cấp II dùng cho sản xuất hàng loạt vừa. Độ chính xác cấp
III là sản xuất đơn chiếc, làm khuôn bằng tay với mẫu gỗ.
Số lợng sản phẩm cần đúc là thông số quan trọng để đa vào đó mà
định ra dạng sản xuất. Với các vật đúc cỡ nhỏ (khối lợng < 100 kg) và cỡ
trung bình (khối lợng đến 500 kg) số lợng cần thiết để tổ chức sản xuất
theo dạng sản xuất hàng loạt lớn là trên 1000 vật đúc, hàng loạt vừa là từ
100 đến 1000 vật đúc, sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ là dới 100 vật đúc.
Với các vật đúc cỡ lớn (khối lợng trên 500 kg) số lợng vật đúc cần thiết để tổ
chức sản xuất theo các loại hình trên có thể lấy giảm đi 20 40 % so với trờng hợp các vật đúc trung bình và nhỏ.

Trong các bảng kể trên giới hạn sai lệch trên của vật đúc là độ sai khác
giữa kích thớc (hay khối lợng) cho phép lớn nhất và kích thớc (hay khối lợng)
danh nghĩa trên bản vẽ và đợc ghi bằng dấu (+). Giới hạn sai lệch dới là độ
sai khác giữa kích thớc (khối lợng) danh nghĩa với kích thớc (khối lợng) cho
phép bé nhất và đợc ghi bằng dấu (-).
4.2. lợng d gia công cơ khí:

Lợng d gia công cơ khí là phần kim loại để dôi ra trên các bề mặt của
vật đúc để sau khi gia công cơ khí cắt bỏ lớp kim loại này đi sẽ nhận đợc
chi tiết máy có độ chính xác kích thớc và độ bóng bề mặt yêu cầu. Khi
chọ giá trị lợng d gia công cơ khí cần căn cứ vào cấp chính xác của vật
đúc, vị trí bề mặt cần để lợng d khi đúc, độ phức tạp của loại hợp kim
đúc. Ngoài ra lợng d gia công cơ khí đợc chọn cũng cần căn cứ vào loại hợp
kim đúc, kích thớc vật đúc, dạng sản xuất.
Với các vật đúc bằng gang xám, có thể chọn lợng d gia công cơ khí theo
bảng B6, trong đó có ba nhóm lợng d với các loại hình sản xuất khác nhau
và trong mỗi nhóm vật đúc lại đợc chia ra loại đơn giản và phức tạp. Các giá
trị lợng d trong bảng này áp dụng đối với các mặt dới và mặt cạnh của vật
7


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
đúc theo vị trí khi rót. Đối với các mặt trên của vật đúc nhóm 2 nên lấy lợng d theo nhóm 3, còn đối với mặt trên của vật đúc thuộc nhóm 3 lợng d
đợc tuỳ theo phơng pháp chế tạo vật đúc nên không ghi ở bảng.
Bảng 7 là giá trị lợng d gia công cơ khí quy định theo tiêu chuẩn Việt
Nam.

Lợng d gia công cơ khí các lỗ lắp ghép của vật đúc bằng gang xám nêu
ở bảng B8. Khi gia công các lỗ có chiều dài gấp năm lần đờng kính thì lợng
d đối với nhóm 1 và 2 đợc xác định tơng ứng theo nhóm 2 và 3, còn lợng d
đối với nhóm 3 tăng lên tuỳ theo phơng pháp đúc.
Kích thớc bé nhất của những lỗ không gia công trong các vật đúc gang
chế tạo bằng cát, tính bằng mm nh sau:
Chiều dày thành vật đúc 6 10
20 30
40 50
Đờng kính lỗ đúc
6 10
10 15
12 18
Đối với vật đúc bằng thép lấy trị số lớn hơn một chút
Kích thớc lớn nhất của lỗ gia công bằng cách khoan vật đúc đặc, thờng
lấy bằng 20mm trong sản xuất lớn , 30mm trong sản xuất hàng loạt vừa,
40mm trong sản xuất đơn chiếc.
Khi xác định giá trị lợng d gia công cơ khí cần chú ý là nếu lợng d gia
công quá lớn sẽ không có lợi vì làm tăng khối lợng vật đúc và tăng chi phí
cho quá trình gia công. Nhng nếu lợng d gia công quá nhỏ cũng không có lợi
vì có thể tăng phế phẩm, làm dao cắt chóng bị mài mòn do cắt trực tiếp
lớp vỏ cứng bề mặt vật đúc và thờng làm giảm 30 60 % tốc độ cắt gọt,
kéo dài thời gian gia công.
4.3. lợng trừ co:

Các bảng lợng d gia công kể trên không tính đến lợng d cần thiết để bù
trừ cho sự biến dạng của vật đúc, sự thay đổi kích thớc do vật đúc bị
cong vênh, cũng nh không tính đến sự co ngót. Trong thực tế khi kết tinh
và làm nguội vật đúc bao giờ cũng bị co ngót. Bảng B9 trình bày những
trị số của độ co theo chiều dài của các hợp kim đúc khác nhau. Các trị số

nhỏ dùng cho các vật đúc có lõi lớn, có các ụ cát và các phần lõi cản trở sự
co, các trị số lớn dùng cho các vật đúc đơn giản, co tự do.
Khi chế tạo các vật đúc có kích thớc lớn từ các hợp kim co nhiều cần
phải xác định chính xác lợng co, vì nếu sai sót nhỏ trong đánh giá lợng co
cũng có thể gây ra sai lệch lớn về kích thớc, sai lệch lớn nh vậy không thể
dồn đợc trong giới hạn của lợng d gia công. Do đó có thể phải loại bỏ vật
đúc hoặc phải sửa chữa rất tốn kém. Sai số về độ co không chỉ làm thay
đổi các kích thớc dài của vật đúc mà còn làm xê dịch các riêng biệt so với
vị trí quy định trên bản vẽ, dẫn tới kết quả là sau khi gia công vật đúc có
chiều dày thành không đều, các lỗ khoan có thể bị xê dịch so với các vấu
để bắt bu lông...
Lợng co phụ thuộc vào loại hợp kim, hình dáng vật đúc, chiều dài vật
đúc, chiều dày thành kim loại và độ rắn của khuôn, nhiệt độ của hợp kim
rót vào. tuỳ theo hình dáng vật đúc, độ co theo các hớng khác nhau cũng
có thể khác nhau. Nhng để đơn giản hoá ở bản vẽ mẫu ngời ta quy định
một lợng co đối với toàn bộ vật đúc.
8


Bộ môn Chế Tạo Máy

đúc

Hớng dẫn thiết kế công nghệ
4.4. lợng d công nghệ:

Lợng d công nghệ bao gòm lợng d khi đúc các lỗ, rãnh, chỗ hõm và các
phần rỗng, lợng d do độ nghiêng của các thành vật đúc sinh ra, lợng d ở chỗ
cắt đậu ngót, phần đúc thêm để gá vật đúc lúc gia công, gân chống
nứt, lợng d bù cho sự co lệch theo hớng nào đấy và bù cho vật đúc biến

chống.
4.4.1. lợng d công nghệ khi đúc các lỗ, rãnh, các chỗ hõm và hốc:

Những lỗ nhỏ về sau phải gia công thờng không đúc lỗ. Chỉ trong trờng hợp cá biệt khi thay các lỗ đúc bằng các lỗ khoan gựp khó khăn do hình
dáng của lỗ hay do vật liệu đúc (ví dụ trong các vật đúc bằng thép
mangan ostenit), ngời ta mới đúc các lỗ nhỏ, ngay cả trong những vật đúc
khá lớn.
Cần phải cân nhắc xem xét để chọn phơng án hoặc đúc ra các rãnh
lõm và hốc, hoặc đúc liền rồi gia công cơ khí. Lợng d công nghệ khi đó
tuỳ theo hình dáng của chi tiết, không có quy định cụ thể nào. nói chung
có thể không đúc các lỗ, các rãnh, lõm, hốc trong các trờng hợp sau:
- Khi kim loại cần phải điền đầy những chỗ đó mới nhận đợc những
vật đúc hoàn hảo.
- Khi những lỗ, hõm đúc thực sự gây phức tạp cho việc chế tạo mẫu
hoặc việc làm khuôn.
- Khi điều kiện kỹ thuật cho phép có thể đúc đầy, liền và giữ lại ở
thành phẩm mà không phải cắt bỏ đị.
- Khi việc cắt gọt ở những chỗ đó không gây khó khăn gì và không
đòi hỏi những chi phí lớn.
- Khi cần đúc đầy các lỗ, hốc để dề gia công vật đúc sau này.
4.4.2. lợng d do độ xiên của thành vật đúc sinh ra:

ở các mặt mẫu và hộp lõi song song với hớng rút mẫu ra khỏi khuôn cần
phải có độ xiên để dễ rút mẫu khi làm khuôn. Điều đó tạo ra độ xiên của
thành vật đúc sau khi đúc. Khi thiết kế công nghệ đúc có thể xác định
độ xiên theo bảng B10.

Hình 5- Độ xiên trên mẫu
a) Độ xiên tạo nên do tăng chiều dài thành vật
đúc(cộng;

b) Độ xiên tạo nên do làm nửa tăng nửa giảm chiều
dày thành vật đúc (cộng trừ);
c) Độ xiên tạo nên do làm giảm chiều dày thành vật
đúc (trừ)
9


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
Tuỳ theo tính chất của bề mặt vật đúc (gia công hay để thô) và cách
nối ghép nó với các chi tiết khác, đồng thời tuỳ thuộc vào sai lệch cho phép
về kích thớc mà có thể tạo dộ xiên theo các cách khác nhau (Hình 5).
Đối với các mặt không gia công, độ xiên thành vật đúc thờng đợc chọn
nh sau:
Cộng khi chiều dày của thành bên nhỏ hơn 8
Cộng trừ khi chiều dày của thành bên nằm trong khoảng 8 12
Trừ khi chiều dày của thành bên lớn hơn 12
Đối với các mặt gia công, độ xiên cộng đợc tính thêm vào lợng d gia
công quy chuẩn. Độ xiên trên các bộ phận của mẫu để tạo nên những ụ cát
trong khuôn hoặc những gân mỏng có thể tăng lên 50 100 %, nhng
không quá 30 (xem bảng B11).
4.4.3. lợng d ở những chỗ cắt đậu ngót của vật đúc:

Với các vật đúc bằng các hợp kim có độ co lớn (ví dụ vật đúc thép) cần
phải đặt đậu ngót để bù ngót cho vật đúc, phần đậu ngót sẽ đợc cắt bỏ
khỏi vật đúc sau khi đúc. Lợng d ở những chỗ cắt đậu ngót tuỳ thuộc
chiều rộng hoặc đờng kính của đậu ngót phải cắt (xem bảng B12).

Nếu điều kiện kỹ thuật ghi trên bản vẽ cho phép thì có để mặt
không gia công của vật đúc ở chân đậu ngót dày lên hoặc lõm xuống một
ít. Đối với các mặt có gia công lợng d chung là tổng các giá trị lợng d xác
định theo bảng trên với lợng d gia công cơ khí.
4.4.4. những phần đúc thêm để kẹp chặt vật đúc khi gia công,
thanh giằng chống biến dạng, các gân co ngót:

Để gá lắp đợc thuận lợi và vững chắc khi gia công cơ, trên thân vật
đúc trong nhiều trờng hợp đợc đúc thêm những phần để gá kẹp vật đúc
khi gia công. Xem ví dụ trên hình vẽ H.6.

Hình 6- Dùng chuẩn tự tạo
a) Thêm vấu1, 2, 3, 4 khi gia công nắp thân
động cơ môtô;
b) Thêm hai thành ngang M và N (vẽ bằng nét
Với các vật đúc
có khảkhi
năng
biến
dạngvinhiều
cần
liền mảnh)
gia bị
công
vỏ hộp
sai của
ôtôsử dụng những
thanh giằng trên kết cấu vật đúc để
cho vật đúc khỏi bị biến dạng
vận tránh

tải
trong thời gian làm nguội, vận chuyển và nhiệt luyện (ví dụ xem trên các
hình vẽ H.7 và H.8). Những thanh giằng này thờng chỉ đợc cắt bỏ đi sau
khi chi tiết đúc đợc chế tạo xong. Trong một số trờng hợp ở những vật đúc
rất lớn những thanh giằng chỉ đợc cắt bỏ đi sau khi lắp ráp.
10

Hình 7- Côn nạp liệu


Hớng dẫn thiết kế công nghệ

Bộ môn Chế Tạo Máy

đúc

Đ ộ co t?nh toá n 1,5%

Thanh giằng

Hình 8- Vật đúc thép- phần phía sau
gầu xúc
Hình 9- Gân chống
nứt
trên các vật đúc
bằng thép

Trên kết cấu vật đúc cũng có thể cón có những gân chống nứt (xem
ví dụ trên hình vẽ H.9) để ngăn ngừa cho vật đúc không bị nứt trong thời
gian nguội. Gân chống nứt thờng đợc dùng nhiều trong những vật đúc

bằng thép. Chiều dày t của gân bằng 0,2 0,3 chiều dày S của thành vật
đúc (nhng không đợc nhỏ hơn 2,5 3 mm),
chiều cao h của gân bằng 1 2,5s, còn chiều dài l bằng 4 5s.
4.4.5. lợng d để bù trừ vật đúc bị biến dạng và
co theo một số hớng sai lêch với dự tính:

Có thể thấy rõ vao trò của lợng d để bù trừ cho sự biến dạng của vật
đúc qua một số ví dụ sau:
- Khi chế tạo các vật đúc có bích ở các đầu mút (xem hình vẽH.10a,b)
thì sau khi gia công mặt bích thờng có chiều dày nhỏ hơn so với bản vẽ.
Nguyên nhân là do có lực cản lớn của khuôn đúc giữa hai mặt bích làm
giảm độ co theo hớng thẳng góc với bích. Vì thế khi gia công cơ khí để
11


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
đảm bảo kích thớc khoảng cách giữa các mặt bích phần kim loại thừa ra ở
mặt ngoài của bích sẽ bị cắt đi làm cho chiều dày của bích nhỏ hơn
kích thớc yêu cầu theo bản vẽ.
Để tránh hiện tợng này ta thêm lớp lợng d tơng ứng a ở phần mặt trong
của hai bích. Với những vật đúc nhỏ bằng thép có chiều dài 100 200 mm
lợng d a = 2 4 mm, đối với những vật đúc lớn có chiều dài 1000 2000
mm, a = 6 8 mm.
Khi chế tạo các vật đúc dạng thân máy phần rỗng bên trong là do một
số lõi lớn tạo nên. do lõi cản co nên đờng kính D của vật đúc sẽ lớn hơn so
với bản vẽ đã quy định, khó bắt đợc bulông S khi lắp ráp. Để tránh điều

này, trên mẫu ở chỗ lắp bu lông ngời ta khoét thêm vào thành ngoài vật
đúc một lợng d âm C và để đảm bảo chiều dày thành vật đúc ngời ta
giảm một lợng cũng bằng C ở đờng kính của hộp lõi (xem hình vẽ H.10c)

Vị trí A

Vị trí B

Hình 10- Lợng d công nghệ để bù
trừ
cho sự co không bình thờng
Nếu do lực cản của khuôn mà sự co của vật đúc theo hớng thẳng đứng
nhỏ hơn so với dự kiến thì để đảm bảo kích thớc H theo yêu cầu của bản
vẽ có thể phải giảm bớt chiều cao của bích K và vấu N, có trờng hợp còn
khoét lẹm vào bề mặt phía dới của thành vật đúc. Để tránh điều đó ngời
ta để một lợng d âm e trên mẫu, đồng thời cũng để một lợng d dơng
+e trên hộp lõi
4.4.6. lợng d âm trên mẫu liên quan với mặt ráp khuôn và
đánh động để rút mẫu ra khỏi khuôn:

Do hai phần khuôn không áp sát nhau sau khi ráp khuôn nên chiều dày
của thành nằm song song với mặt phẳng ráp khuôn có thể lớn hơn so với
kích thớc ghi trên bản vẽ. Để bù trừ cho việc thành vật đúc dày lên do đánh
động khi rút mẫu ra hoặc do khuôn bị phình ngời ta thờng làm giảm bớt
các kích thớc tơng ứng ở mẫu một lợng nào đó (xem bảng B12). Lợng d
âm bù trừ cho thành vật đúc bị dày thêm ở mặt phẳng ráp khuôn đợc
12


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
xác định bằng cách lấy các số liệu trong bảng B12 nhân với hệ số 1,2 (khi
làm khuôn bằng tay ở các hòm khuôn) hoặc nhân với hệ số 1,5 (khi làm
khuôn bằng trên nền).
5. Thiết kế lõi:
5.1. Hình dáng của lõi:

Hình dáng của lõi về cơ bản tơng ứng với hình dáng phần rỗng trong
vật đúc. Khi thiết kễ công nghệ đúc phải xác định đợc hình dáng lõi, số
lợng lõi tạo nên hốc rỗng bên trong vật đúc, mặt tiếp giáp giữa các lõi và
thiết kế hộp lõi.
Khi xác định hình dáng lõi và số lợng lõi cần thiết để tạo hốc rỗng bên
trong vật đúc cần lu ý một số vấn đề sau:
- Sử dụng nhiều lõi (chia lõi ra nhiều phần) sẽ làm tăng số lợng các bộ
phận hợp thành khuôn, tăng số lợng hộp lõi, đồ gá và dỡng để chế chế tạo
lõi, tăng các nguyên công để làm và lắp ghép lõi. Đây là điều không
mong muốn của ngời thiết kế cũng nh ngời sản xuất.
- Nhng xét ở mặt khác việc phân chí lõi ra nhiều phần cũng tạo ra
những thuận lợi, chủ yếu là:
+ Làm đơn giản hình dáng các lõi nên chế tạo hộp lõi đỡ phức tạp.
+ Có thể dùng một loại hộp lõi để chế tạo các lõi tơng tự nhau trên cơ
sở bổ sung thêm một số tấm lót thay đổi đợc nên giảm chi phí chế tạo bộ
mẫu, có thể đạt đợc hiệu quả kinh tế khi chuyển sang làm khuôn trên máy
với hộp lõi kim loại ngay cả khi loaị sản xuất không lớn lắm.
+ Có thể tạo ra các mặt phẳng ở các lõi để đặt dễ dàng và chắc
chắn trên các tấm sấy có hình dáng đơn giản mà không phải dùng các
khay sấy định hình đắt tiền. Điều này rất quan trọng với những lõi có

hình dáng phức tạp.
+ Có thể dùng các máy làm lõi cỡ nhỏ, dụng cụ để quay (lật) và vận
chuyển lõi đơn giản và rút ngắn đợc thời gian sấy lõi.
+ Các lõi có kích thớc (nhất là chiều cao) nhỏ sẽ ít bị biến dạng khi sấy,
đảm bảo vật đúc chính xác.
Những ích lợi của việc chọn phơng án phân chia lõi thành nhiều phần
có thể thấy rõ qua các ví dụ sau:
- Ví dụ 1: Đúc bánh xe thép đĩa kép (xem hình vẽ H.11)
Nếu dùng lõi dạng vòng liền khối có kích thớc lớn thì lõi sẽ yếu, không
thuận tiện khi vận chuyển và khi đặt vào khuôn. Vì thế thuận lợi là nên
chia lõi lớn thành nhiều mảnh lõi nhỏ. Lõi 1 có dạng hình cung, các lõi 2 và
3 cũng có dạng hình cung chế tạo riêng, sấy xong thì đợc dán liền lại (chú
ý cần dùng dỡng kiểm kiểm tra độ co khi ráp khuôn vào ruột). Lõi 4 tạo lỗ ở
giữa vật đúc và lõi phụ 5 để tạo đờng rót xi Hình
phông.11- Khuôn đúc
bánh xe thép đĩa
kép;
1. Ruột dạng cung; 2,3.
Ruột dạng cung chế tạo
riêng, sấy xong dán liền,
cần dùng dỡng kiểm độ
cao khi ráp vào ruột 1; 4.
13
Ruột giữa; 5. Ruột phụ
để rót xi phông


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

- Ví dụ 2: Đúc bánh răng lớn lòng khuôn ghép toàn bằng lõi (xem hình
vẽ H.12).
Bánh răng lớn (H.12a) đợc đúc khuôn ba hòm chế tạo bằng cách ghép
nhiều lõi (H.12b). Hòm dới đợc đầm chặt và làm phẳng mặt trớc, trong đó
bố trí 8 rãnh dẫn ngang. Sau đó lắp ghép lõi theo trình tự sau:
- Lõi L1 đặt giữa, đậu rót qua trung tâm lõi, đặt trục có gắn dỡng
kiểm xuyên qua tâm của lõi này.
- Dùng dỡng kiểm đặt 8 lõi L2 trùm lên 8 rãnh dẫn ngang, mỗi rãnh dẫn
này có đậu dẫn thẳng lên đúng vị trí của đậu ngót.
- Đặt 8 lõi L3 tạo vành răng sau khi kiểm tra chính xác, đầm chặt cát
đệm ở ngoài để cố định lõi với hòm khuôn giữa.
- Đặt 8 lõi L4.
- Đặt 8 lõi L5 đối diện với L2.
- Rút trục và đặt ống rót vào, sau đó đầm chặt cát ở hòm trên, tạo
đậu ngót.

Hình 12- Đúc bánh răng trong khuôn ghép
toàn bằng lõi

14


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

Nh vậy khi thiết kế hình dạng lõi cần xem xét cân nhắc để chọn phơng án cho hợp lý. Nên chọn phơng án phân chia lõi thành nhiều phần khi
đảm bảo các yêu cầu sau:
- Những phần hợp thành của lõi phải đảm bảo có độ bền cần thiết
khi vận chuyển cũng nh khi đặt lõi vào khuôn, lắp ghép vững chắc trong
khuôn, thoát hơi dễ dàng và an toàn, không quá cao để lõi không bị biến
dạng dới tác dụng của trọng lợng bản thân, nên thiết kế có mặt phẳng để
đặt lõi nằm vững chắc trong thời gian sấy.
- Mặt phân lõi phải chọn sao cho hộp lõi có kết cấu đơn giản và gồm
ít phần nhất để dễ giữ hỗn hợp lõi cũng nh dễ đặt các xơng lõi và vật
làm nguội.
- Không nên để đờng tiếp giáp giữa hai lõi nằm ở những góc lợn
chuyển tiếp từ hình này sang hình khác; nên phân chia lõi theo tiết diện
mà biến dạng ở đó đợc xác định chính xác bằng các kích thớc trên bản vẽ.
5.2. đầu gác lõi và ổ gác:
5.2.1. đặt lõi vào khuôn:

Độ bền của khuôn và thời gian cần thiết để ráp khuôn phần lớn phụ
thuộc vào phơng pháp đặt lõi vào khuôn cũng nh kết cấu của đầu gác lõi
và ổ gác lõi. Lõi cần có đầu tựa vững chắc, không bị biến dạng hoặc xê
dịch trong khuôn dới tác dụng của trọng lợng bản thân cũng nh áp suất của
kim loại lỏng. Việc đặt lõi vào khuôn phải dễ dàng và thuận tiện. Khi hạ lõi
vào khuôn ngời thợ làm khuôn phải quan sát đợc đầu gác lõi có nằm đúng
vị trí trong ổ gác lõi hay không. Các hình vẽ H.13 và H.14 trình bày các
Gá c hai đầu
Gá c một đầu
kiểz u đầu gác và ổ gác lõi đối với lõi đặt nằm ngang và thẳng đứng.

Hình 13 Kết cấu của đầu gác và ổ gác lõi
nằm ngang

Chú ý các yêu cầu nêu ra ở trên đối với việc đặt lõi vào khuôn, khi thiết
kế lõi và đầu gác lõi nên chú ý tới các chỉ dẫn sau:
15


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
- Cần tránh thiết kế các lõi (đặt nằm ngang hoặc thẳng đứng) có
chiều dài quá lớn, vừa có độ bền kém lại khó lắp đặt vững chắc trong
khuôn. Trong trờng hợp bắt buộc phải dùng các lõi dài thì phải tăng cờng
độ ổn định vững chắc cho lõi bằng cách đỡ lõi nhờ đầu gác phụ hay mã
đỡ. Với những lõi đặt đứng có chiều cao lớn hơn đờng kính 2,5 lần trở lên
thì thờng phải mở rộng đầu gác phía dới theo hình nấm ngợc (H.15).

Hình 14- Kết cấu đầu gác và ổ gác lõi
thẳng đứng

Hình 15- Cố định lõi
trong khuôn: Đầu gác lõi đợc
Hình 16- Các phơng
mở rộng ở phía dới; phần trên
pháp cố định lõi
lõi đợc giữ chặt bằng các mã
treo
đỡ
- Tránh thiết kế lõi phải treo ở các phần trên của khuôn, nếu có thể đợc nên thay thế những lõi này bằng những lõi có đầu gác mở rộng tựa lên
khuôn, vì rằng treo lõi và cố định lõi lên hòm khuôn trên là công việc khó

khăn và nặng nhọc, tốn thời gian gấp từ 3 đến 6 lần so với việc lắp đặt
lõi thông thờng. Lõi treo thờng đợc cố định bằng vít hay dây thép
(H.16a). Hình H.16b là lõi có đầu gác mở rộng, tựa vào phần dới của
16


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
khuôn. Loại này lắp đặt dễ dàng, ít tốn thời gian hơn. H.16c,d là lõi đợc
lắp từ ngoài vào sau khi ráp khuôn. Với cách đặt lõi này cần chú ý đè lõi
cẩn thận đề phòng lõi có thể bị kim loại lỏng rót vào khuôn đẩy nổi lên.
- Khi thiết kế lõi cũng nên tránh những lõi nằm ngang chỉ gác một
đầu vì kém cứng vững. Nếu bắt buộc phải dùng loại lõi nh vậy thì cần
phải cố định chúng để lõi không xê dịch dới tác dụng của trọng lợng bản
thân và áp suất của kim loại lỏng. Có thể cố định lõi theo cách sau: dùng
nửa khuôn trên đè chặt lõi đã đợc đặt trên nửa khuôn dới; gắn lõi lên
khuôn bằng các đinh, móc; đỡ lõi bằng lõi phụ hoặc mã đỡ; tăng kích thớc
đầu gác để tạo đối trọng đặt trọng tâm của lõi rơi vào ổ gác lõi để
ruột không bị nghiêng đổ (H.17a), làm khoá hãm để cố định vị trí lõi
(H.17b), ghép hai lõi thành một để có chung đầu gác (H.17c).
Trong trợng hợp lõi không nằm vững trong ổ gác lõi (H.15) hoặc lõi có
thể bị nổi lên do tác dụng của áp suất kim loại lỏng (H.18) thì nên dùng con
mã đỡ. Vì mã đỡ làm giảm tính đồng nhất của kim loại và độ sít kín của
vật đúc nên chỉ dùng mã đỡ trong những trờng hợp thật cần thiết.

Hình 17- Bố trí các
Hình 18-Cố định

đầu gác để tránh lõi
lõi và thoát hơi lõi 1,
bị nghiêng đổ;
3 qua lõi 2 ra ngoài;
a) Đầu gác có đối
4- Lõi phụ
trọng;
b) Đầu gác có khó hãm;
c) Lõi chung đầu gác
Để cho các mã đỡ không ấn lõm khuôn (do tác dụng của áp suất kim loại
lỏng và trọng lợng của lõi đặc biệt là các lõi lớn), cần phải đảm bảo điều
kiện sau đây:
P < n.f.K
ở đây: P- lực tác dụng lên lõi [N]
K- ứng suất nén cho phép của hỗn hợp khuôn, lõi [N/cm 2]
f- diện tích bề mặt của mã đỡ [cm2]
Hình 19- Mở
17
rộng đầu gác
để cân bằng với


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
n- số lợng mã đỡ chịu lực tác dụng.
Với khuôn tơi K = 2,5 N/cm2, còn đối với khuôn khô K = 25 N/cm2.
Vậy đối với khuôn tơi điều kiện trên đợc viết là:

P < 2,5 .n .f
Từ đó có thể tính đợc số mã đỡ cần thiết:
n

0,4 P
f

Trong trờng hợp không dùng mã đỡ mà mở rộng chân đầu gác (H.19)
thì điều kiện để cho lõi không bị kim loại lỏng đẩy nổi lên đợc biểu thị
bằng phơng trình cân bằng các lực tác dụng lên lõi nh sau:
H.F1. + G = h.F2.
Từ phơng trình này nếu cho một trị số nào đó (ví dụ diện tích F 2)
thì có thể xác định đợc các trị số khác (ví dụ diện tích F1).
Trong công thức trên G là khối lợng của lõi, còn là trọng lợng riêng của
kim loại lỏng.
Ngoài các chỉ dẫn nêu trên, khi thiết kế lõi cần chú ý đảm bảo đặt lõi
vào ổ gác lõi (do mẫu tạo nên), nên tránh tựa các đầu gác của lõi này vào ổ
gác nằm trong lõi khác, tránh đặt vài ba lõi vào một ổ gác. Trong trờng hợp
không tính đợc những điều đó thì phải dự kiến trớc cách kiểm tra đặt
lõi vào khuôn.
5.2.2. hình dáng của đầu gác lõi:

Hình dáng và kích thớc của đầu gác lõi đợc xác định phải đảm bảo
dễ đặt lõi vào khuôn, ngăn ngừa sản xuất sự xê dịch của lõi trong ổ gác
theo hớng thẳng góc với trục đầu gác, xê dịch dọc theo trục hoặc xoay
quanh trục. Để tránh sự xê dịch dọc hoặc quanh trục có thể dùng các kiểu
khoá lõi đợc giới thiệu trên các hình vẽ H.20 đối với các lõi đặt nằm
ngang và H.21 đối với các lõi đặt thẳng đứng.

Hình 20- Kết cấu khóa đối với các ruột nằm

ngang;
a) Khóa vòng; b) Khóa có một mặt vát; c) Khóa có
hai mặt vát; d) Khóa hình thang; Khóa a và d ngăn
ruột xoay và xê dịch theo trục; Khóa b và c chỉ
ngăn ruột xoay
18


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

Hình 21- Kết cấu khóa đối với các lõi
thẳng đứng;
a) Khóa kiểu cắt vát; b) Khóa mở rộng có
một mặt cắt vát; c,d) Khóa có rãnh chốt
Hình dáng và hình thức đầu lõi cũng phải đảm bảo không bịt kín đờng thông hơi, không làm lún, hỏng bề mặt đầu gác lõi và ổ gác do áp lực
trên một đơn vị diện tích bề mặt của ổ gác và đầu gác lõi sinh rabởi
trọng lợng của lõi và áp suất của chất lỏng vợt quá giới hạn cho phép.
5.2.3. kích thớc đầu gác và ổ gác lõi, khe hở giữa chúng:

- Kích thớc đầu gác và ổ gác lõi đợc trình bày trong các bảng B13 và
B14. cũng có thể dùng số liệu ở các bảng B15, B16, B17.
Thông thờng lấy đờng kính làm thông số cơ bản đối với các đầu gác
hình trụ. Các lõi nằm ngang đợc chia làm ba loại:
I. Lõi có đầu gác dới
II. Lõi không có đầu gác dới
III. Lõi cần đầu gác dài (do lõi dài hoặc nặng) (xem B13)

Các lõi thẳng đứng đợc chia ra:
I. Lõi cứng vững, khi tỷ số giữa chiều cao và đờng kính bằng 1 (xem
B14)
II. Lõi không vững, khi tỷ số lớn hơn 1.
Nói chung không nên lấy kích thớc đầu gác lớn vì làm tăng trọng lợng
của lõi.
- Khe hở giữa đầu gác lõi và ổ gác có ảnh hởng lớn đến độ chính xác
của vật đúc. Khe hở càng lớn càng dễ lắp ráp lõi vào khuôn nhng độ chính
xác của vật đúc càng kém. Thực ra trị số khe hở là vấn đề phức tạp vì nó
không chỉ phụ thuộc vào kích thớc đầu gác và ổ gác lõi chọn khi thiết kế
đúc mà còn chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố khác nh: biến dạng khuôn, lõi
khi chế tạo, sấy và vận chuyển... Vì thế các số liệu về khe hở giữa đầu
gác lõi và ổ gác chọn theo bảng B18 có thể điều chỉnh tuỳ theo hoàn
cảnh thực tế ở mỗi xởng sản xuất.

19


Bộ môn Chế Tạo Máy

đúc

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

6. Thiết kế hệ thống rót
6.1. Chọn kiểu hệ thống rót và chỉ dẫn kim loại vào khuôn

Hệ thống rót dùng để dẫn kim loại vào khuôn. Yêu cầu đối với hệ thống
rót là phải tạo đợc dòng chảy êm, đồng đều và liên tục, đảm bảo ngăn xỉ
và tạp chất không chảy theo kim loại vào khuôn đúc cũng nh có khả năng

cung cấp kim loại lỏng cho vật đúc trong thời gian kim loại vật đúc đông
đặc. Ngoài ra hệ thống rót phải có khối lợng không quá lớn, chiếm ít chỗ
trong khuôn để có thể tận dụng thể tích của hòm khuôn. việc chọn kiểu
và kích thớc hệ thống rót cũng nh chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn có ảnh
hởng nhiều tới chất lợng và giá thành chế tạo vật đúc nên đòi hỏi công việc
đó phải đợc xem xét, phân tích một cách cẩn thận.
6.1.1. Chọn kiểu hệ thống rót:

Mỗi vật đúc đều có đặc điểm kết cấu riêng và do đó đòi hỏi cách
thiết kế hệ thống rót riêng và chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn thích hợp.
Khi chọn kiểu hệ thống rót có thể dựa vào các chỉ dẫn sau:
- Kiểu hệ thống rót kim loại vào bên hông (H.22) dùng trong trờng hợp
đúc các vật đúc nhỏ hoặc trung bình. Kiểu hệ thống rót này có u điểm
là dễ chế tạo vì chúng nằm trên mặt ráp khuôn, có khả năng lọc xỉ khá và
điền đầy khuôn tốt cho phép nhận đợc các vật đúc có chất lợng nên đợc
dùng phổ biến.

Hình 22- Rót vào
bên hông vật đúc

Hình 23- Sơ đồ hệ thống rót trên xuống;
a) Rót trực tiếp qua một rãnh dẫn; b,c) Rót qua vài rãnh
dẫn nhỏ;
Kiểu
hệ thống
rótmạng
kim lọc;
loại vào
khuôn
từ kiểu

trên xuống (H.23) có lợi
d) Rót- trên
xuống
có dùng
đ) Rót
trênđúc
xuống
là nhiệt độ phần vật đúc
maphía
rơi; trên cao hơn các phần nhiệt độ còn lại, tạo
hớng
đông
đểrãnh
bổdẫn
ngóthình
cho vật
nhất
e) Rót
trênthuận
xuốnglợiqua
nêm;đúc,
g) Rót
trênlà khi đúc các hợp kim
có độ co lớn. Hệ thống
loại
này
thờng có khối lợng bé hơn các kiểu hệ
xuống rót
dùng
cốc

nút.
thống1-Cốc
rót khác.
này
điểm4-là
nếulọc;
lòng khuôn cao thì khuôn
rót; 2-loại
ống
rót;có
3-nhợc
Vật đúc;
Mạng
đúc
rất dễ
do tác
của dòng
5- Rãnh
lọcbị
xỉvỡvòng;
6- dụng
Đậu ngót;
7- Đậukim
hơi;loại
8- rơi
Nút.từ trên cao vào khuôn.
Vì thế kiểu hệ thống rót này chỉ nên dùng đúc các vật có chiều cao
không lớn lắm và không có yêu cầu cao về chất lợng và yêu cầu gia công cơ
20

Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
khí ít (các loại đĩa, tạ... ). Để khắc phục mặt nhợc điểm của kiểu hệ
thống rót này, ngoài kết cấu thông thờng có thể dùng các kết cấu hệ thống
rót rót qua một vài ống rót, rót qua mạng lọc để giảm nguy cơ xói lở khuôn
và gạn giữ đợc xỉ, hệ thống rót kiểu ma rơi, hệ thống rót có rãnh dẫn
hình nêm, hệ thống rót có nút đậy cốc rót để giữ xỉ lại trong cốc.
Nói chung nên tránh sử dụng đồng thời nhiều biện pháp khác nhau để
chống xỉ rơi vào vật đúc vì khuôn sẽ phức tạp, tăng khối lợng hệ thống rót
và chi phí làm khuôn.

Hình 24- Sơ đồ hệ thống rót dới lên (xi phông)
a) Hệ thống rót kiểu sừng bò; b) Hệ thống rót kiểu sừng
bò có mạng lọc; c) Cách rót hộp trục chính của máy tiện; d)
Cách rót chi tiết bằng gang của tuabin hơi; 1-Cốc rót; 2ống rót; 3- Rãnh lọc xỉ; 4- Rãnh dẫn;
5- Mạng lọc; 6- Đậu hơi hay đậu ngót.

Hình 25- phơng pháp rót
thân tuabin hơi bằng gang
dẫn kim loại vào 2 tầng.
1-Cốc rót; 2- ống rót; 3- Rãnh
dẫn phía trên; 4- Rãnh dẫn lọc
xỉ phía trên;
Kiểu hệ thống rót kim loại từ dới lên (xi 5phông)
có thể
đầy

Rãnh dẫn;
6- điền
Rãnh lọc
xỉkhuôn
phía
êm và dễ dàng thoát khí, nhng cấu tạo khuôn đúc trở nêndkhá
ới. phức tạp, làm
tăng khối lợng hệ thống rót, tạo màng oxit và bẩn trên mặt kim loại dính
vào thành bên của vật đúc, rất nguy hiểm khi đúc các vật đúc cao có các
21


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc
thành bên thẳng đứng. Vì thế kiểu hệ thống rót xi phông thờng áp dụng
khi những vật đúc bằng hợp kim nhôm, đồng thanh nhôm để điền đầy
khuôn êm và dễ làm nổi lên trên các chất bẩn dạng ô xít, xỉ. Hình vẽ H.24
giới thiệu sơ đồ các kiểu hệ thống rót xi phông.

22


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

- Kiểu hệ thống rót nhiều tầng dùng khi đúc những vật đúc cao và
dầy. Khi đó kim loại lỏng đợc dẫn chảy vào khuôn đúc ở một số độ cao
khác nhau, tuần tự theo các hàng rãnh dẫn nằm ở dới rồi lên các mức cao
dần, nhờ vậy kim loại điền đầy khuôn êm và đồng đều. Hình vẽ H.25 giới
thiệu kiểu hệ thống rót khi đúc thân tuabin: kim loại đợc dẫn vào khuôn từ
dới lên qua một loạt rãnh dẫn mỏng. Khi kim loại trong vật đúc dâng lên đến
đậu ngót thì sẽ bắt đầu có kim loại nóng chảy bổ sung vào qua rãnh dẫn
3.
6.1.2. chọn vị trí dẫn kim loại vào khuôn:

Khi chọn vị trí dẫn kim loại vào khuôn nên theo các chỉ dẫn sau:
- Với vật đúc bằng gang xám nên dẫn vào chỗ thành mỏng để đảm
bảo cho các thành dày mỏng của vật đúc kết tinh và nguội đồng đều,
không bị nứt do ứng suất nhiệt.
- Với vật đúc có dạng tròn xoay nên dẫn kim loại chảy tiếp tuyến với
thành khuôn theo cùng một chiều.
- Với vật đúc khối lợng dới 1,5 tấn, có chiều dài nhỏ hơn 3m có thể dẫn
kim loại vào một thành bên, còn nếu vật đúc dài hơn 3m thì nên dẫn kim
loại vào giữa để kim loại chảy đều ra hai bên.
- Vị trí dẫn kim loại vào khuôn nên u tiên chọn dẫn vào các thành
không gia công cơ khí để phòng ngừa rỗ chân đậu cũng không ảnh hởng
đến chất lợng bề mặt gia công
6.2. Tính toán hệ thống rót:

Xác định kích thớc các thành phần của hệ thống rót có thể bằng phơng pháp giải tích, bằng phơng pháp biểu đồ hay bằng các bảng tra.
6.2.1. Tính toán hệ thống rót bằng phơng pháp giải tích:

Để tính toán hệ thống rót cho vật đúc vật đúc bằng gang và bằng
thép trớc hết cần xác định thời gian rót có lợi nhất đối với vật đúc đã cho
và sau đấy xác định tiết diện của các thành phần của hệ thống rót đảm

bảo đợc thời gian rót quy định.
Thời gian rót hợp lý đợc xác định theo công thức thực nghiệm:
t K .3 S .G

Trong đó:
S- Chiều dày chính hay trung bình của thành vật đúc, mm;
G- Khối lợng của vật đúc cùng hệ thống rót, ngót, kg;
K- Hệ số
Với vật đúc bằng gang thì:
Hình 26- Sơ đồ
vật đúc thành dày, khối lợng lớn (10 50 T) K = 1,9 vị
2,3
trí
đúc
trong
vật đúc khối lợng trung bình (1 10 T)
Kvật
= 1,6
1,9
vật đúc khối lợng < 1 T
K = 1,4 1,6 khuôn
Xác định thời gian rót kim loại vào khuôn cần tính đến tốc độ dâng
của kim loại trong khuôn khi rót. Tốc độ này nếu nhỏ quá sẽ làm cho thành
vật đúc không phẳng do kim loại bi nguội cũng nh bị bẩn do ô xít hat tạp
chất phi kim loại tạo thành trên bề mặt kim loại. Có thể tính tốc độ dâng
kim loại nh sau :
23


Hớng dẫn thiết kế công nghệ

Bộ môn Chế Tạo Máy

đúc
v

C
t

ở đây: C Chiều cao của vật đúc, cm, đo từ điểm thấp nhất đến
diểm cao nhất theo vị trí khi rót.
Tốc độ dâng bé nhất cho phép (cm/s) phụ thuộc vào chiều dày thành
vật đúc và có giá trị nh sau (với vật đúc gang) :
- Chiều dày thành vật đúc 4mm
[v] = 3 10 cm/s
- Chiều dày thành vật đúc 4 10 mm [v] = 2 3 cm/s
- Chiều dày thành vật đúc 10 40 mm [v] = 0,3 1 cm/s
Thời gian rót t tính đợc theo công thức trên phải đợc kiểm tra lại để
đảm bảo điều kiện tốc độ dâng kim loại trong khuôn không đợc nhỏ hơn
tốc độ dâng cho phép [v].
Sau khi xác định đợc thời gian rót khuôn hợp lý t, ta tính diện tích tiết
diện chỗ hẹp nhất của hệ thống rót F min , xác định lợng kim loại chảy trong
một đơn vị thời gian qua hệ thống rót theo công thức sau:
Fmin

G
0,31 htb .t

t
0,31 htb

.

G
t

Trong đó:
G- khối lợng vật đúc, kể cả hệ thống rót, ngót, kg
- hệ số trở lực chung của khuôn
G
- tốc độ cung cấp kim loại từ thùng rót.
t

Đối với các vật đúc bằng gang, làm khuôn tơi thì = 0,35 (khi vật đúc
phức tạp có trở lực khuôn lớn), = 0,50 (với vật đúc hình dáng đơn giản có
trở lực khuôn nhỏ). Khi làm khuôn khô các trị số tơng ứng của là 0,41 và
0,60.
Cột áp suất thuỷ tĩnh trung bình của kim loại ( h tb ) trong thời gian rót
khuôn đợc tính nh sau:
P2
htb H 0 .
2.C

Trong đó: (xem hình vẽ H.26)
H0 - áp suất thuỷ tĩnh ban đầu lớn nhất, cm;
P- chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn, cm;
C- chiều cao của vật đúc ở vị trí rót, cm;
6.3.2. Tính toán hệ thống rót dựa vào biểu đồ;

Đối với các vật đúc bằng gang có thể sử dụng biểu đồ để xác định
tổng diện tích rãnh dẫn cho vật đúc. Phơng pháp này cho phép rút ngắn
thời gian tính toán.
Thí dụ vật đúc có khối lợng 1000kg, chiều dày thành 15 mm, cột áp
trung bình 60cm. Hãy dùng biểu đồ (H.27) để xác định tổng diện tích
tiết diện rãnh dẫn (cm2). Để thực hiện nhiệm vụ này ta làm nh sau:
Từ điểm nằm trên trục hoành phía phải của biểu đồ ứng với khối lợng
của vật đúc vạch đờng thẳng góc đến gặp đờng xiên ứng với thành dày
S, từ đó kẻ đờng nằm ngang đến gặp đờng xiên ứng với áp suất thuỷ tĩnh
htb ở phía trái của biểu đồ.
24


Bộ môn Chế Tạo Máy

Hớng dẫn thiết kế công nghệ

đúc

Hình 27- Toán đồ Xôbôlev dùng để tính tổng diện tích rãnh
dẫn
cho vật đúc gang (khuôn tơi)

25