Công nghệ chế tạo phôi đúc – Lập trình vận hành máy CNC

Share

• Facebook
• Twitter

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG

I. Thực chất, đặc điểm và phân loại vật đúc

1. Thực chất

Đúc là phương pháp chế tạo phôi bằng
cách điền đầy kim loại lỏng vào
lòng khuôn đúc, sau khi hợp kim đông đặc thì thu được sản
phẩm có hình dạng kích thước yêu cầu. Sản phẩm của quá trình đúc được gọi là vật
đúc. Vật đúc được đem
dùng ngay gọi là chi tiết đúc (ví
dụ: quả tạ, bi nghiền…), vật đúc phải qua các phương pháp
gia công tiếp theo gọi là phôi đức hay bán thành phẩm đúc.

2. Đặc điểm

– Vật liệu đúc rất thoáng rộng ( vật tư nấu chảy được là hoàn toàn có thể đúc được ) như sắt kẽm kim loại, kim loại tổng hợp, vật tư phi kim ( cao su đặc, chất dẻo, paraphin … ) .
– Khối lượng, size vật đúc hoàn toàn có thể từ rất nhỏ đến rất lớn ( từ vài gam đến hàng tấn, từ vài mm đến hàng chục m ) .
– Vật đúc có hình dáng phức tạp mà chiêu thức chế tạo khác khó thực thi hoặc không chế tạo được .
– Công nghệ đúc đơn thuần, trang thiết bị không phức tạp lắm, vốn góp vốn đầu tư ít, giá tiền hạ. Khi sử dụng thiết bị và công nghệ cao cũng hoàn toàn có thể tạo ra vật đúc có độ đúng chuẩn cao với hiệu suất cao .
– Vật đúc có nhiều khuyết tật : tổ chức triển khai dạng hạt, cơ tính không đồng đều làm giảm năng lực chịu lực ; đúc trong khuôn cát có độ nhần và độ đúng mực thấp, dễ rỗ khí, rỗ xỉ, lẫn tạp chất, nứt, lượng dư gia công lớn, tốn vật tư …
Sản xuất đúc có từ rất lâu, ngày càng triển khai xong hơn để tạo ra vật đúc với hình dáng phức tạp, khối lượng và kích cỡ lớn, độ đúng mực cao. Sản phẩm đúc được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp và gia dụng ( chi tiết cụ thể chịu nén, tải trọng tĩnh, tải trọng phức tạp, khối lượng lớn bằng gang, thép … ) .

3. Phân loại phương pháp đúc

Phương pháp phân loại vật đúc cho trên hình 1.1 ; đặc trưng, ứng dụng của giải pháp đúc cho trong bảng
a. Theo loại khuôn
– Khuôn một lần : khuôn cát, khuôn vỏ mỏng mảnh, khuôn mẫu chảy …
– Khuôn bán vĩnh cửu : khuôn đất sét .
– Khuôn vĩnh cửu : khuôn sắt kẽm kim loại .
b. Theo vật tư làm khuôn, khuôn cất, khuôn đất sét, khuôn sắt kẽm kim loại .
c. Theo chiêu thức điền đầy kim loại tổng hợp lỏng : đúc áp lực đè nén, đúc ly tâm …

1.2. Đúc trong khuôn cát

1.2.1. Khái niệm

Khuôn cát được chế tạo bằng hỗn hợp có thành phần đa phần là cát. Khuôn cát dễ tạo hình vật đúc ( loại nhỏ, lớn, đơn thuần, phức tạp ), dùng một lần, hiệu suất thấp, độ đúng mực và độ nhẵn mặt phẳng thấp, lượng dư gia công lớn, tốn nhiều sắt kẽm kim loại. Khuôn cát thường dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, vốn góp vốn đầu tư ít, công nghệ tiên tiến đúc đơn thuần .
Hình 1.2 trình làng sơ đồ quy trình sản xuất một vật đúc trong khuôn cát .

2. Các bộ phận cơ bản của khuôn đúc bằng
cát

Bộ phận cơ bản của một bộ khuôn đúc bằng cát ( hình 1.3 ) gồm khuôn trên 1, khuôn dưới 2, được ngăn cách bởi mặt phân khuôn 3. Hòm khuôn 4 bằng gỗ hoặc sắt kẽm kim loại, bên trong là hỗn hợp ( có những lỗ hoặc rãnh thoát khí 5 ) .
Hai hòm khuôn được lắp với nhau bởi chốt xác định 6 qua tại hòm khuôn 7. Lòng khuôn 8 tạo hình dáng bên ngoài, lõi tạo thành hình dáng bên trong ( lỗ ) vật đúc. Lõi gồm thân lõi 9, những gối lõi 10, khe hở gối lõi 11. Hệ thống rót để dẫn sắt kẽm kim loại lỏng vào lòng khuôn, gồm cốc rót 12, ống rót 13, rãnh lọc xỉ 14, rãnh dẫn 15, đậu ngót hoặc đậu hơi 16. Xương khuôn, xương lõi 17 để tăng thêm độ bền cho khuôn và lõi. Hình 1.4 trình làng 1 vật đúc sau khi dỡ khuôn, phá lõi .

2. Sự kết tinh của kim loại

1. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh
của kim toại và hợp kim

a. Tính chất lý nhiệt của sắt kẽm kim loại và kim loại tổng hợp : nhiệt độ chảy ( đông đặc ), nhiệt độ rót, độ quá nhiệt …
b. Tính chất lý nhiệt của khuôn, vật tư làm khuôn ( cát, đất sét, gang, thép, đồng … ), khuôn khô hoặc tươi, nhiệt độ của khuôn khi rót, giải pháp làm nguội …

c. Công
nghệ đúc: phương pháp làm khuôn (bằng tay, bằng máy, đúc đặc biệt…),
phương pháp rót (trực tiếp, xiphông, rung, đúc ly tâm, áp lực…).

2. Sự hình thành vật đúc trong khuôn (qua 4 giai đoạn)

a. Điền đầy hợp kim lỏng: yêu cầu điền đầy nhanh, liên tục để không làm giảm nhiệt độ của hợp kim lỏng.

b. Hạ nhiệt độ từ nhiệt độ rót đến nhiệt độ kết tinh, hợp kim lỏng xuất hiện phần tử rắn (trung tâm kết tinh – tâm mầm) lớn dần lên và xuất hiên các trung tâm kết tinh khác, đến khi tạo lớp kim loại rắn.

Vùng kết tinh theo hướng tản nhiệt vuông góc với thành khuôn ( hình 1.6 ). Đáy và thành bên đông đặc trước ( do truyền nhiệt với vận tốc khác nhau ) .

c. xéi tinh và đông đặc Khoảng nhiệt độ kết tinh được tính từ điểm lỏng (từ đường lỏng trở xuống) đên điểm đặc (từ đường đặc trở lên). Hướng tản nhiệt từ dưới lên, từ ngoài vào tâm. Sự đông đặc (theo lớp hay thể tích) ảnh hưởng trực tiếp đến tổ chức của vật đúc.

– Đông đặc theo lớp xảy ra với các kim loại nguyên chất, hợp kim cùng tình hoặc hợp kim có khoảng nhiệt
độ kết tinh hẹp. Đồ
thị (hình 1.5a) là đường cong biểu diễn trường nhiệt độ tăng dần từ hai phía
thành khuôn (đỉnh cao nhất ở tâm). Tốc độ truyền nhiệt của hợp kim lỏng giảm
dần từ ngoài vào. Hạ nhiệt độ đến nhiệt đô kết tinh, hình thành từng lớp tinh thể. Tại thời điểm t; đường cong 1 cắt đường biểu diễn nhiệt độ kết linh (Tkíttinh) tại a, xuất hiện lớp kim loại rắn (đông đặc) chiều
dày S1 hạ nhiệt độ đến t2, đường cong 2 cắt đường biểu
diễn nhiệt độ kết tinh (Tka linh) tại a2 ta có lớp kim loại đông đặc
chiều dày S2. Hạ nhiệt độ đến thời điểm đường biểu diễn trường nhiệt độ nằm ngang (T < Tksì tinh) vật đúc đông đặc hoàn toàn.

– Đông đặc theo
thể tích xảy ra khi hợp kim có khoảng
nhiệt độ kết tinh lớn (2 pha lỏng và đặc của đường biểu diễn
(hình 1.5b). Tại thời điểm t1, đường cong 1 cắt đường lỏng tại aL và cắt đường đặc tại b1 tạo lớp S1 có 2 pha lỏng và đạc. Khi hạ
nhiệt độ đến thời điểm t2, đường cong 2 nằm dưới đường lỏng nên trong khoảng nhiệt độ kết
tinh từ đến b, gồm tinh
thể kết tinh (pha
đặc) và tinh thể chưa kết tinh
(pha lỏng). Khi nhiệt độ hạ xuống dưới đường đặc, hợp kim hoàn toàn đông đặc
(pha rắn).

Do sự truyền nhiệt nên nhiệt độ giảm dần từ ngoài vào, kim loại tổng hợp lỏng vẫn có xu thế đông đặc theo lớp ( từ ngoài khuôn vào tâm vật đúc ) .

e. Nguội ngoài khuôn (tốc độ nguội lớn), có
thể ủ trong lò, bể, buồng ủ để tránh gây ứng suất dư, nứt nẻ vật đúc, hóa cứng bề mặt và làm đồng đều, ổn định thành phẩn hóa học…

3. tổ chức kim loại vật đúc

Tổ chức sắt kẽm kim loại vật đúc phụ thuộc vào vào cấu trúc, chiêu thức và công nghệ tiên tiến đúc. Thỏi đúc trong điều kiện kèm theo làm nguội thông thường ( mặt phẳng cắt dọc và mật cắt ngang ) được ra mắt trên hình 1.7 .
– Vùng 1 : vỏ, hạt nhỏ có độ bền và độ cứng cao .
– Vùng 2 : tinh thể hạt dài hình nhánh cây, theo hướng của vectơ tản nhiệt, vuông góc, xuyên tâm .
Nếu vật đúc có thành mỏng dính, tiết diện ngang nhỏ, vận tốc tản nhiệt lớn thì những hạt tăng trưởng giao nhau ở tâm. Các hạt này gọi là dạng xuyên tâm
– Vùng 3 : giữa thỏi đúc có những hạt to, đều trục, đẳng hướng .

4. Sự hình thành khuyết tật vật đúc

4.1. Lõm co

Đây là sự co thể tích, thường xảy ra ở phần trên khi đông đặc ở đầu cuối, tạo sự thiếu vắng ( vùng 4 hình 1.7 b ) .
Vùng này lẫn xỉ, tạp chất, nhiệt độ chảy thấp. Muốn giảm lõm co phải dùng đậu ngót đủ lớn dể bù ngót .

4.2. Rỗ co

Khi kết tinh, do những tinh thể nhánh cây tăng trưởng, phủ bọc phần sắt kẽm kim loại lỏng, nên khi đông đặc trọn vẹn không được bù ngót. Sự co thể tích tạo nên những lỗ rỗng, gây nên những vùng tập trung chuyên sâu ứng suất, làm giảm năng lực chịu lực. Để giảm xốp co, cần thiết kế cấu trúc hài hòa và hợp lý, tránh tập trung chuyên sâu sắt kẽm kim loại, bơ trí mạng lưới hệ thống rót hài hòa và hợp lý để huớng kết tinh từ xa đến gần đậu ngót hay mạng lưới hệ thống rót .

4.3. Rỗ khí

Trong kim loại tổng hợp lỏng hòa tan một lượng khí, khi kết tinh, tạo bọt khí sống sót trong sắt kẽm kim loại và hình thành rỗ khí, tập trung chuyên sâu ứng suất, giảm năng lực chịu lực. Muốn giảm rồ khí, khuôn và lõi phải thoát khí tốt, có đậu hơi hài hòa và hợp lý, vật tư nấu phải khô, sạch, giảm những chất tạo phản ứng sinh khí khi nấu kim loại tổng hợp .
4.4. Thiên tích
Khi sắt kẽm kim loại kết tinh nó tạo thiên tích vùng, thiên tích hạt, thiên tích nhánh cây gây ra sự không đồng đều về tổ chức triển khai, thành phần, độ hạt trong từng vùng, tùng hạt làm giảm cơ tính và năng lực chịu lực của cấu trúc .

 5. Yếu tố ảnh hưởng đến chất
lượng vật đúc

Chất lượng vật đúc phụ thuộc vào vào nhu yếu của loại sản phẩm, chất lượng sắt kẽm kim loại, quy trình công nghệ tiên tiến. Chất lượng vật đúc, được nhìn nhận bằng những chỉ tiêu về độ đúng chuẩn size, hình dáng hình học, vị trí tương đối những bể mặt, chất lượng và độ nhẵn mặt phẳng. Sau đây là những yếu tố ảnh hưởng tác động trực tiếp đến ^ hất lượng vật đúc .

5.1. Hợp kim đúc

Mỗi hợp kim có tính đúc khác nhau nên chất lượng vật đúc cổng khác nhau (không đồng nhất). Do đó đánh giá đúng tính đúc của họp Kim sẽ chọn được biện pháp công nghệ hợp lý. 5.2. Loại khuôn

Khuôn cát dẫn nhiệt kém do đó kim loại tổng hợp lỏng nguội chậm, tạo hạt tinh thể lớn. Bề mặt long khuôn xù xì làm cho độ nhẩn mặt phẳng vật đúc thấp cũng hoàn toàn có thể tạo nên dính cát, cháy cát dẫn đến chất lượng mặt phẳng vật đúc kém .

Khuôn kim loại dân nhiệt tốt làm cho tổ chức kim loại vật
đúc có hạt nhỏ làm cơ tính tăng, nhưng do nguội nhanh nên thường gây ra ứng suất,
nứt nẻ trong vật đúc. vỏ vật đúc thường bị hóa cứng, gây khó khăn cho quá trình cắt gọt.

5.3. Phương pháp làm khuôn Khuôn cát làm bằng tay cho chất lượng vật
đúc trong khuôn này thấp hơn trong khuôn làm bằng máy (làm khuôn bằng máy cho độ
chính xác cao, chất lượng đồng đều).

5.4. Công nghệ đúc Công nghệ đúc hợp lý sẽ làm giảm đến mức
tối thiểu các khuyết tật của vật đúc. Nếu kèm theo trang thiết bị tiên tiến, hiện
đại hóa quá trình công nghệ và quá trình sản xuất, nâng cao trình độ tay nghề của công nhân thì tất cả điều đó cũng hà những biện pháp cơ bản để nâng cao chất lượng vật đúc.

Công nghệ đúc gồm có : – Công nghệ nấu chảy kim loại tổng hợp đúc ( kèm thiết bị văn minh, khống chế thành phần, nhiệt độ … ). – Công nghệ chê ’ tạo khuôn và lõi ( bằng tay, bằng máy, sấy … ). – Công nghệ rót ( có ảnh hưởng tác động cơ học, rung, lắc … ) .

Source: https://timgicodo.com
Category : Hướng dẫn