Xem mẫu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA NHIỆT LẠNH
TIỂU LUẬN
CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
Lớp học phần: ĐHNL3TLT
Học kỳ: 3
Năm học: 2011-2012
GVGD: Nguyễn Văn Dần
SVTH: Nguyễn Minh Hải
MSSV: 09277991
SVTH: Trần Bùi Công Nghĩa
MSSV: 09247931
TPHCM, ngày 04 tháng 01 năm 2012
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ đúc hiện là tứ đại thiên vương trong chuyên ngành kim loại và hợp kim cho
nên việc hiểu rõ để định hướng vào ngành này là điều vô cùng cấp thiết. Theo xu hướng
hiện nay đúc có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống. Đúc có vai trò quan trọng đối
với nền kinh tế. Tuy nhiên, ở nước ta vẫn chưa quan tâm nhiều đến vai trò của nó, ví như:
những lợi ích từ việc sản xuất các chi tiết thay thế, vai trò trong đời sống hằng ngày.
Thêm vào đó, một số nhà sản xuất, quản lý và chuyên viên kỹ thuật chưa hiểu được sự
khác biệt của chi tiết được chế tạo từ Đúc và từ các phương pháp khác. Kết quả là thiếu
cơ hội cho các nhà sản xuất. Sản xuất đúc được phát triển rất mạnh và được sử dụng rất
rộng rãi trong các ngành công nghiệp, khối lượng vật đúc trung bình chiếm khoảng 40%
đến 80% tổng khối lượng máy móc, trong ngành cơ khí khối lượng vật đúc chiếm đến
90% mà giá thành chỉ chiếm có 20% đến 25%. Ứng dụng lớn nhất là xe hơi và xe tải
hạng nhẹ vào khoảng 31%. Các lĩnh vực khác bao gồm xây dựng, khai khoáng và dầu khí
khoảng 6%, đường ống và khớp nối 15%, máy bơm và nén khí 3%, đô thị 3%, đường sắt
6%, máy nông nghiệp 6%, van 5%, động cơ đốt trong 5%. Đầu tư về phát triển công
nghệ mới để giảm ô nhiễm môi trường.
Đúc mẫu cát hiện đang được sử dụng rất nhiều trên thế giới. Các dòng sản phẩm đúc
bằng công nghệ mẫu cát ngày càng nhiều vì có chất lượng cao và tỷ lệ sản phẩm hư hỏng
thấp. Theo khảo sát của khoa công nghệ vật liệu trường đại học bách khoa TP.HCM, ở
TP.HCM hiện chỉ có một doanh nghiệp sử dụng công nghệ đúc mẫu cát, chỉ để sản xuất
các sản phẩm trang trí mỹ nghệ. Trong khu chế xuất Tân Thuận có một công ty của Nhật
áp dụng công nghệ này để sản xuất các chi tiết máy, song các sản phẩm chủ yếu được
xuất về thị trường Nhật và ra thị trường thế giới. Hiện nay các doanh nghiệp trong nước
cho đến nay chủ yếu vẫn đang sử dụng công nghệ đúc bằng khuôn cát, mà mặt hạn chế là
chất lượng vật đúc thấp và tỷ lệ phế phẩm cao (trên30%).
Hiện nay, công ty cổ phần cơ khí & đúc kim loại Sài Gòn (Sameco) đã thực hiện thành
công quy trình công nghệ đúc mẫu cát các chi tiết phức tạp chất lượng cao cho ngành cơ
khí, với công suất 600 tấn/năm. Đây là lần đầu tiên công nghệ này được công ty
trong nước thực hiện thành công. Kết quả này sẽ thiết thực góp phần cung cấp cho thị
trường trong nước những sản phẩm phôi đạt chất lượng cao (giúp các doanh nghiệp trong
nước giảm giá thành sản xuất), nâng cao khả năng cạnh tranh và xuất khẩu cho các doanh
nghiệp cơ khí. Vì vậy, Đúc trong khuôn mẫu cát là một phương pháp mới nhiều ưu điểm.
Đúc mẫu cát có thể làm được các chi tiết phức tạp, có thành mỏng, chất lượng bề mặt
cao, giảm đáng kể lượng gia công cơ khí, nhiều chi tiết đúc xong có thể sử dụng ngay.
Đúc mẫu cát có thể làm được các sản phẩm có trọng lượng từ vài gram đến vài chục
kilogram.
1
Công nghệ đúc
1.1 Định nghĩa
1.2 Đặc điểm.
1.3 Phân loại các phương pháp đúc
1.4 Sơ đồ sản xuất đúc bằng khuôn cát
1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc
1.6 Nguyên lý thiết kế kết cấu vật đúc
1.1 Định nghĩa
Đúc là quá trình điền đầy kim loại ở thể lỏng vào lòng khuôn đúc có hình dạng kích
thước định sẵn. Sau khi kim loại đông đặc ta thu được sản phẩm tương ứng với lòng
khuôn. Sản phẩm đó gọi là vật đúc.
Nếu đem vật đúc gia công như gia công cắt gọt gọi là phôi đúc.
Mọi vật liệu nhỏ : gang, thép,hợp kim màu, vật liệu phi kim khi nấu chảy , đều đúc
được.
Tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp.
Có khối lượng lớn mà các gia công phôi khác không thực hiên được.
1.2 Đặc điểm
Nhược điểm:
Do quá trình kết tinh từ thể lỏng nên trong vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí,
nứt, lẫn tạp chất.
Khi đúc trong khuôn cát, độ chính xác về kích thước và độ bóng thấp.
Tiêu hao một phần không nhỏ kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót và cho các đại
lượng khác (lượng dư, độ xiên . . .)
1.3 Phân loại các phương pháp đúc
Phương pháp sản xuất đúc được phân loại tuỳ thuộc vào loại khuôn mẫu, phương
pháp làm khuôn .vv.
Tuỳ thuộc vào loại khuôn đúc người ta phân ra làm hai loại:
Đúc trong khuôn cát
Đúc đặc biệt
a) Đúc trong khuôn cát:
Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá khuôn).vật đúc tạo hình
trong khuôn cát có độ chính xác thấp độ bóng bề mặt kém lượng dư gia công
lớn.Nhưng khuôn cát tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn.
b) Đúc đặc biệt:
Ngoài khuôn cát , các dạng đúc trong khuôn đúc (kim loại ,vỏ mỏng .) được gộp
chung là đúc đặc biệt .
Đúc đặc biệt, do tính riêng từng loại cho ta sản phẩm chất lượng cao hơn ,độ chính
xác ,độ bóng cao hơn vật đúc trong khuôn cát. Ngoài ra phần lớn các phương pháp
đúc đặc biệt có năng suất cao hơn .tuy nhiên đúc đặc biệt thường chỉ được vật đúc
nhỏ và trung bình .
2
1.4. Sơ đồ sản xuất đúc bằng khuôn cát
Hỗn hợp làm khuôn
Mẫu đúc
Hộp lõi
Hỗn hợp làm lõi
Nhiên liệu
Lò đúc
Làm khuôn
Làm lõi
Sấy lõi
Sấy khuôn
Lắp ráp khuôn, lõi
Nguyên liệu kim loại
Nấu kim loại
Biến tính
Rót khuôn
Phá khuôn,lõi
Kiểm tra
Làm sạch vật đúc
Thành phẩm
Phế phẩm
Khuôn tươi
Khuôn khô
1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc
* Chất lượng vật đúc
+ Độ chính xác hình dạng và kích thước
+ Độ nhẵn bóng bề mặt
+ Tính chất kim loại
* Nhân tố ảnh hưởng
-Hợp kim đúc:
-Loại khuôn đúc và phương pháp đúc
-Ảnh hưởng của công nghệ đúc .
1.6 Nguyên lý thiết kế kết cấu vật đúc.
a. Khái niệm :
Vật đúc là dạng sản phẩm hình thành từ hợp kim lỏng trong lòng khuôn. Sự hình
thành đó chịu ảnh hưởng lớn kết cấu vật đúc.
b. Yêu cầu của một kết cấu kim loại
Bảo quản quy trình công nghệ làm khuôn đơn giản, thuận tiện.
Để xác định vị trí lòng khuôn trong khuôn đúc để tạo ra hướng kết tinh đúng nhằm
nâng cao chất lượng hợp kim đúc loại bỏ các khuyết tật đúc.
Bảo đảm cho quy trình công nghệ gia công cắt gọt được thuận tiện.
Bảo đảm cơ tính vật đúc.
3
Trong sản xuất đúc, vật đúc được phân chia thành khối lượng gồm :
Nhỏ, trung bình, và lớn.
Vật đúc nhỏ ≤100 kg
Vật đúc trung bình 100 ÷ 150 kg
Vật đúc lớn > 500 kg
Tính chất sản xuất :
Đơn chiếc : 1 ÷ 50 vật đúc / năm
Hàng loạt: : Nhỏ : 50 ÷ 100 vật đúc / năm
Vừa : 100 ÷ 1000 vật đúc / năm
Lớn : 1000 ÷ 10.000 vật đúc / năm
Hàng khối : > 10.000 vật đúc / năm Sản xuất : Lỗ ϕ ≥ 50 mm → đơn chiếc
Lỗ ϕ ≥ 30 mm → hàng loạt
Lỗ ϕ ≥ 20 mm → hàng khối
Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng
chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu. Đa phần công
nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại.
Công nghệ đúc được chia thành hai loại chính: Đúc thông thường và Đúc đặc biệt
Là công nghệ có từ cổ xưa, đúc thông thường được thực hiện với các khuôn cát.
Đúc đặc biệt
Là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và
công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc.
Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim
loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác.
Đúc trong khuôn kim loại
Ưu điểm:
Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách
rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường
mà không chịu bất kỳ tác động nào khác. Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do
nó có các đặc điểm sau đây:
Khuôn được sử dụng nhiều lần;
Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm khối lượng
gia công cơ khí;
Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với
khuôn kim loại.
Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm
đúc.
4
nguon tai.lieu . vn
KHOA NHIỆT LẠNH
TIỂU LUẬN
CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
Lớp học phần: ĐHNL3TLT
Học kỳ: 3
Năm học: 2011-2012
GVGD: Nguyễn Văn Dần
SVTH: Nguyễn Minh Hải
MSSV: 09277991
SVTH: Trần Bùi Công Nghĩa
MSSV: 09247931
TPHCM, ngày 04 tháng 01 năm 2012
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ đúc hiện là tứ đại thiên vương trong chuyên ngành kim loại và hợp kim cho
nên việc hiểu rõ để định hướng vào ngành này là điều vô cùng cấp thiết. Theo xu hướng
hiện nay đúc có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống. Đúc có vai trò quan trọng đối
với nền kinh tế. Tuy nhiên, ở nước ta vẫn chưa quan tâm nhiều đến vai trò của nó, ví như:
những lợi ích từ việc sản xuất các chi tiết thay thế, vai trò trong đời sống hằng ngày.
Thêm vào đó, một số nhà sản xuất, quản lý và chuyên viên kỹ thuật chưa hiểu được sự
khác biệt của chi tiết được chế tạo từ Đúc và từ các phương pháp khác. Kết quả là thiếu
cơ hội cho các nhà sản xuất. Sản xuất đúc được phát triển rất mạnh và được sử dụng rất
rộng rãi trong các ngành công nghiệp, khối lượng vật đúc trung bình chiếm khoảng 40%
đến 80% tổng khối lượng máy móc, trong ngành cơ khí khối lượng vật đúc chiếm đến
90% mà giá thành chỉ chiếm có 20% đến 25%. Ứng dụng lớn nhất là xe hơi và xe tải
hạng nhẹ vào khoảng 31%. Các lĩnh vực khác bao gồm xây dựng, khai khoáng và dầu khí
khoảng 6%, đường ống và khớp nối 15%, máy bơm và nén khí 3%, đô thị 3%, đường sắt
6%, máy nông nghiệp 6%, van 5%, động cơ đốt trong 5%. Đầu tư về phát triển công
nghệ mới để giảm ô nhiễm môi trường.
Đúc mẫu cát hiện đang được sử dụng rất nhiều trên thế giới. Các dòng sản phẩm đúc
bằng công nghệ mẫu cát ngày càng nhiều vì có chất lượng cao và tỷ lệ sản phẩm hư hỏng
thấp. Theo khảo sát của khoa công nghệ vật liệu trường đại học bách khoa TP.HCM, ở
TP.HCM hiện chỉ có một doanh nghiệp sử dụng công nghệ đúc mẫu cát, chỉ để sản xuất
các sản phẩm trang trí mỹ nghệ. Trong khu chế xuất Tân Thuận có một công ty của Nhật
áp dụng công nghệ này để sản xuất các chi tiết máy, song các sản phẩm chủ yếu được
xuất về thị trường Nhật và ra thị trường thế giới. Hiện nay các doanh nghiệp trong nước
cho đến nay chủ yếu vẫn đang sử dụng công nghệ đúc bằng khuôn cát, mà mặt hạn chế là
chất lượng vật đúc thấp và tỷ lệ phế phẩm cao (trên30%).
Hiện nay, công ty cổ phần cơ khí & đúc kim loại Sài Gòn (Sameco) đã thực hiện thành
công quy trình công nghệ đúc mẫu cát các chi tiết phức tạp chất lượng cao cho ngành cơ
khí, với công suất 600 tấn/năm. Đây là lần đầu tiên công nghệ này được công ty
trong nước thực hiện thành công. Kết quả này sẽ thiết thực góp phần cung cấp cho thị
trường trong nước những sản phẩm phôi đạt chất lượng cao (giúp các doanh nghiệp trong
nước giảm giá thành sản xuất), nâng cao khả năng cạnh tranh và xuất khẩu cho các doanh
nghiệp cơ khí. Vì vậy, Đúc trong khuôn mẫu cát là một phương pháp mới nhiều ưu điểm.
Đúc mẫu cát có thể làm được các chi tiết phức tạp, có thành mỏng, chất lượng bề mặt
cao, giảm đáng kể lượng gia công cơ khí, nhiều chi tiết đúc xong có thể sử dụng ngay.
Đúc mẫu cát có thể làm được các sản phẩm có trọng lượng từ vài gram đến vài chục
kilogram.
1
Công nghệ đúc
1.1 Định nghĩa
1.2 Đặc điểm.
1.3 Phân loại các phương pháp đúc
1.4 Sơ đồ sản xuất đúc bằng khuôn cát
1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc
1.6 Nguyên lý thiết kế kết cấu vật đúc
1.1 Định nghĩa
Đúc là quá trình điền đầy kim loại ở thể lỏng vào lòng khuôn đúc có hình dạng kích
thước định sẵn. Sau khi kim loại đông đặc ta thu được sản phẩm tương ứng với lòng
khuôn. Sản phẩm đó gọi là vật đúc.
Nếu đem vật đúc gia công như gia công cắt gọt gọi là phôi đúc.
Mọi vật liệu nhỏ : gang, thép,hợp kim màu, vật liệu phi kim khi nấu chảy , đều đúc
được.
Tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp.
Có khối lượng lớn mà các gia công phôi khác không thực hiên được.
1.2 Đặc điểm
Nhược điểm:
Do quá trình kết tinh từ thể lỏng nên trong vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí,
nứt, lẫn tạp chất.
Khi đúc trong khuôn cát, độ chính xác về kích thước và độ bóng thấp.
Tiêu hao một phần không nhỏ kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót và cho các đại
lượng khác (lượng dư, độ xiên . . .)
1.3 Phân loại các phương pháp đúc
Phương pháp sản xuất đúc được phân loại tuỳ thuộc vào loại khuôn mẫu, phương
pháp làm khuôn .vv.
Tuỳ thuộc vào loại khuôn đúc người ta phân ra làm hai loại:
Đúc trong khuôn cát
Đúc đặc biệt
a) Đúc trong khuôn cát:
Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá khuôn).vật đúc tạo hình
trong khuôn cát có độ chính xác thấp độ bóng bề mặt kém lượng dư gia công
lớn.Nhưng khuôn cát tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn.
b) Đúc đặc biệt:
Ngoài khuôn cát , các dạng đúc trong khuôn đúc (kim loại ,vỏ mỏng .) được gộp
chung là đúc đặc biệt .
Đúc đặc biệt, do tính riêng từng loại cho ta sản phẩm chất lượng cao hơn ,độ chính
xác ,độ bóng cao hơn vật đúc trong khuôn cát. Ngoài ra phần lớn các phương pháp
đúc đặc biệt có năng suất cao hơn .tuy nhiên đúc đặc biệt thường chỉ được vật đúc
nhỏ và trung bình .
2
1.4. Sơ đồ sản xuất đúc bằng khuôn cát
Hỗn hợp làm khuôn
Mẫu đúc
Hộp lõi
Hỗn hợp làm lõi
Nhiên liệu
Lò đúc
Làm khuôn
Làm lõi
Sấy lõi
Sấy khuôn
Lắp ráp khuôn, lõi
Nguyên liệu kim loại
Nấu kim loại
Biến tính
Rót khuôn
Phá khuôn,lõi
Kiểm tra
Làm sạch vật đúc
Thành phẩm
Phế phẩm
Khuôn tươi
Khuôn khô
1.5 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc
* Chất lượng vật đúc
+ Độ chính xác hình dạng và kích thước
+ Độ nhẵn bóng bề mặt
+ Tính chất kim loại
* Nhân tố ảnh hưởng
-Hợp kim đúc:
-Loại khuôn đúc và phương pháp đúc
-Ảnh hưởng của công nghệ đúc .
1.6 Nguyên lý thiết kế kết cấu vật đúc.
a. Khái niệm :
Vật đúc là dạng sản phẩm hình thành từ hợp kim lỏng trong lòng khuôn. Sự hình
thành đó chịu ảnh hưởng lớn kết cấu vật đúc.
b. Yêu cầu của một kết cấu kim loại
Bảo quản quy trình công nghệ làm khuôn đơn giản, thuận tiện.
Để xác định vị trí lòng khuôn trong khuôn đúc để tạo ra hướng kết tinh đúng nhằm
nâng cao chất lượng hợp kim đúc loại bỏ các khuyết tật đúc.
Bảo đảm cho quy trình công nghệ gia công cắt gọt được thuận tiện.
Bảo đảm cơ tính vật đúc.
3
Trong sản xuất đúc, vật đúc được phân chia thành khối lượng gồm :
Nhỏ, trung bình, và lớn.
Vật đúc nhỏ ≤100 kg
Vật đúc trung bình 100 ÷ 150 kg
Vật đúc lớn > 500 kg
Tính chất sản xuất :
Đơn chiếc : 1 ÷ 50 vật đúc / năm
Hàng loạt: : Nhỏ : 50 ÷ 100 vật đúc / năm
Vừa : 100 ÷ 1000 vật đúc / năm
Lớn : 1000 ÷ 10.000 vật đúc / năm
Hàng khối : > 10.000 vật đúc / năm Sản xuất : Lỗ ϕ ≥ 50 mm → đơn chiếc
Lỗ ϕ ≥ 30 mm → hàng loạt
Lỗ ϕ ≥ 20 mm → hàng khối
Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng
chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu. Đa phần công
nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại.
Công nghệ đúc được chia thành hai loại chính: Đúc thông thường và Đúc đặc biệt
Là công nghệ có từ cổ xưa, đúc thông thường được thực hiện với các khuôn cát.
Đúc đặc biệt
Là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và
công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc.
Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim
loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác.
Đúc trong khuôn kim loại
Ưu điểm:
Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách
rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường
mà không chịu bất kỳ tác động nào khác. Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do
nó có các đặc điểm sau đây:
Khuôn được sử dụng nhiều lần;
Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm khối lượng
gia công cơ khí;
Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với
khuôn kim loại.
Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm
đúc.
4