Đồ án Thiết kế khuôn kim loại đúc cảo đá với sự trợ giúp của máy tính

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1 1. GIỚI THIỆU - Đúc là một phương pháp tạo hình vật liệu quan trọng nhất hiện nay, trongđó đúc áp lực là một trong những phương pháp được sửdụng rộng rãi nhất. Đi đôi với phương pháp này, việc thiết kếvà chếtạo khuôn là một vấn đề quan trọng bậc nhất, nó chiếm phần lớn thời gian của quá trình sản xuất. Ngày nay, với sựtrợgiúp của máy tính và các phần mềm chuyên dụng, việc thiết kếvà chếtạo khuônđã trởnên nhanh chóng và dễdàng. - Trong những năm gầnđây, phương thức sản xuất nàyđã xâm nhập khá phổ biến vào ngành cơkhí nước ta, tạo nên những chuyển biến lớn trong sản xuất chếtạo. Vì vậy, việc nắm bắt và có kiến thức vững vàng vềvấn đềnày là một yêu cầu cần thiết. - Trong giới hạn của đồán tốt nghiệp này, em sẽtrình bày cách thức đểchế tạo một bộkhuôn hoàn chỉnh với sựtrợgiúp của máy tính và các phần mềm chuyên dụng. 2. TỔNG QUAN 2.1. Sơlược vềcông nghệđúc áp lực - Đúc áp lực là phương pháp chếtạo vật đúc có năng suất rất cao, có thểtự động hóa hoàn toàn,độchính xác vàđộbóng bềmặt vậtđúc thuộc loại cao nhất. Hiện nay, sản lượng các vậtđúcđược chếtạo bằng phương phápđúc áp lực chiếm tỷtrọng lớn nhất trong các phương phápđúcđặc biệt. - Ngày nay quá trìnhđúc áp lựcđược thực hiện bằng các máy chuyên dùng tự động hóa và cơgiới hóa cao. Sựđơn giản và ít công đoạn trong đúc áp lực mởra những triển vọng to lớnđểtựđộng hóa toàn bộcác quá trình sản xuất. Hình 2.1: Một sốchi tiếtđược chếtạo bằng công nghệđúc áp lực LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2 2.2. Nguyên lý làm việc Hình 2.2: Nguyên lý làm việc của quá trình đúc áp lực - Nguyên lý làm việc của quá trìnhđúc áp lựcđược mô tảtheo hình 2.2. Kim loại lỏng được rót vào buồng ép 1, sauđó xilanh thủy lực vận hành, piston ép 2đẩy kim loại lỏng điền đầy vào hốc khuôn, toàn bộquá trìnhđiền đầy khuôn xảy ra trong vòng vài phần mười đến vài phần trăm giây. Áp suất ép 12 3 4 5 6 Rót kim loại lỏng vào buồng ép Kim loại lỏngđược épđầy vào lòng khuôn Mởkhuôn Sản phẩmđược đẩy khỏi khuôn nhờhệthốngđẩy 1 – Buồng ép 2 – Piston ép 3 – Cốc rót 4 – Nửa khuôn cốđịnh 5 – Nửa khuôn diđộng 6 – Hệthống chốtđẩy LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3 lên kim loại lỏng có thểtừvài trăm đến vài ngàn kG/cm2. Sau khi vậtđúc đôngđặc, ruột được rút ra, nửa khuôn diđộng 5 mang theo vậtđúc rời khỏi nửa khuôn cốđịnh 4, sau đó vật đúcđượcđẩy ra khỏi nửa khuônđộng nhờ các chốtđẩy. - Chất lượng của vật đúc phụthuộc chủyếu vào việc lựa chọn các chếđộ công nghệvềviệc điền đầy của kim loại lỏng vào hốc khuôn và chếđộép. Các chếđộcông nghệnày phụthuộc vào kết cấu của khuôn, loại và công suất của máyđúc áp lực. - Các nhân tốsau đây ảnh hưởng đáng kểnhất đến quá trình hình thành vật đúc:  Áp lực trong buồng ép và trong hốc khuôn  Vận tốc chuyểnđộng của piston ép  Vận tốc nạp  Các thông sốcủa hệthống rót  Nhiệtđộcủa kim loại lỏng và của khuôn  Chếđộbôi trơn và làm nguội - Quá trình kim loại lỏng chuyểnđộng trong buồng ép vào trong khuôn có thể được chia thành bốn giaiđoạn:  Giaiđoạn 1: Piston bịt kín lỗrót. Vận tốc v1 của piston ép còn bé. Giá trị p1 bằng áp lực cần thiết đểkhắc phục ma sát trong xylanh thủy lực và trong buồng ép.  Giai đoạn 2: Kim loại lỏng điềnđầy toàn bộbuồng ép. Vận tốc chuyển động của piston ép tăng lên và đạt tới giá trịcực đại v2. Lúc này, hiệu của p1 và p2 bằng các kháng lực thủyđộng lực học trong buồng ép.  Giaiđoạn 3: Kim loại lỏngđiền đầy hệthống rót và hốc khuôn. Do việc thu hẹp dòng chảy ởrãnh dẫn nên vận tốc của piston ép giảm xuống giá trịv3 và áp suất p3 tăng lên. Vào thời điểm kết thúc chuyển động của piston ép xảy ra hiện tượng thủy kích do lực quán tính của các phần tử chuyểnđộng và áp suất tăng lên. Sau khi dao động áp suất tắt dần vàđạt được áp suất cuối cùng là áp suất thủy tĩnh p4. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4  Giai đoạn 4: Giai đoạn ép tĩnh. Giá trịp4 có thểđạt từ50 ÷ 5000 kG/cm2. Nếu vào thời điểm đạt được áp suất thủy tĩnh p4 mà kim loại lỏng ởrãnh dẫn vẫn còn lỏng thì áp suấtđó sẽđược truyền lên vậtđúc. Hình 2.3: Sựthayđổi vận tốc và áp lực trong buồng ép 2.3. Nhữngđặcđiểm của việcđiềnđầy hốc khuôn - Trongđúc áp lực, kim loại lỏngđiền đầy hốc khuôn với một vận tốc lớn và áp suất rất cao (có khi đến 5000 kG/cm2). Vận tốc nạp (vận tốc kim loại lỏng khi đi qua rãnh dẫn) có thểđạt tới 120 m/s, điều này cho phép đúc được những vậtđúc thành rất mỏng mặc dù cườngđộtraođổi nhiệt giữa vật đúc với khuôn rất lớn. - Tính chất của kim loại lỏng trong hốc khuôn phụthuộc:  Vận tốc nạp  Độnhớt và sức căng bềmặt của kim loại lỏng  Tương quan giữa chiều dày thành rãnh dẫn và chiều dày thành vậtđúc  Cácđiều kiện nhiệt LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5 - Vềtính chất chuyển động của kim loại lỏng trong hốc khuôn, có thểchia làm ba loại:  Chuyển động êm: chỉxảy ra khi vận tốc nạp nhỏhơn 0,3m/s và tương quan giữa tiết diện rãnh dẫn F1 và tiết diện thành vật đúc F2 nằm trong khoảng 1/2 ÷ 2/3. Chuyểnđộng êm chỉcó thểđược sửdụng đối với các vật đúc có hình dạng tương đối đơn giản, chếtạo bằng các hợp kim có khoảng kết tinh rộng, cóđòi hỏi cao vềđộbền vàđộsít chặt.  Chuyểnđộng rối: xảy ra khi vận tốc nạp nằm trong khoảng 0,5 ÷ 15m/s và tương quan giữa tiết diện rãnh dẫn F1 và tiết diện thành vậtđúc F2 lớn hơn 1/4 ÷ 1/2. Do chuyển động rối nên dòng kim loại lỏng sẽcuốn theo khí và các sản phẩm cháy của lớp sơn khuôn. Khí sẽnằm lại trong vật đúc với hình dạng rỗcó kích thước 0,1 ÷ 1 mm.  Chuyển động phân tán: xảy ra khi vận tốc nạp lớn hơn 25 ÷ 30 m/s và tương quan giữa tiết diện rãnh dẫn F1 và tiết diện thành vật đúc F2 nhỏ hơn 1/4 ÷ 1/2. Sau khi dòng kim loại lỏng dập vào khuôn, nó sẽbắn tóe thành nhiều giọt nhỏvà tạo với dòng không khí thành một hệphân tán. Lớp vỏđông đặc của vật đúc sẽcản trởviệc thoát khí và khí sẽnằm lại trong vật đúc dưới dạng rỗkhí cực nhỏ(khi vnạp > 100 m/s thì mắt thường không nhìn thấy rỗkhí). Rỗkhí dạng này làm giảm cơtính ít hơn là trong trường hợp chuyển động rối. Một nhược điểm lớn của chuyển động phân tán là thành khuôn và ruột bịăn mòn rất nhanh, kim loại lỏng có thểbám dính (Al, Cu…), vận tốc nạp không được vượt quá 40 m/s. Chuyển động phân tán thường được áp dụng đểđúc các vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp, cóđòi hỏi cao vềchất lượng bềmặt vàđộnét của cácđường viền. 2.4. Các thành phần cơbản của khuônđúc áp lực nhôm Các thành phần cơbản của khuônđúc áp lực nhômđược cho trên hình 2.4. Ngoài ra trên khuôn còn có hệthống dẫn, đường thông hơi, rãnh rửa, các chốtđẩy, chốt hồi, chốtđịnh vị, hệthống kênh nước làm nguội…được thể hiện trên hình 2.5. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 2.5. Hợp kim trên cơsởnhôm - Đểđúc áp lực, chủyếu dùng hợp kim hệAl-Si-Cu-Mg. Silic có tác dụng làm tăng độchảy loãng và độbền. Đồng có tác dụng hóa bền hợp kim, nhưng có khuynh hướng tập trung ởtinh giới, làm giảm tính chống ăn mòn của hợp kim (lượng đồng cho vào thường không vượt quá 4%). Manhê cải thiện tính chống ăn mòn,độdẻo vàđộdai vađập. Lượng Manhê cho vào có thểđến 10%. Silic và Manhê tạo thành hợp chất Mg2Si, hòa tan trong dung dịch rắn trên cơsởnhôm, làm tăng tính dòn của hợp kim. Lượng Manhê trong hợp kim Al-Si không nên quá 1%; Silic trong hợp kim Al-Mg không nên quá 1,2%. - Các hợp kim nhôm được sửdụng rộng rãi nhất: AlSi12, AlSi9Mg0,3, AlMg8, AlSi8Cu4 (bảng 2.1) - Hợp kim cùng tinh AlSi12 có độchảy loãng cao nhưng cơtính không đủ cao. Hợp kim AlSi9Mg0,3 cóđộbền vàđộchốngăn mòn cao hơn nhưngđộ chảy loãng lại thấp hơn. Tính công nghệcủa hợp kim AlMg8 thấp,được sử dụng khi cần bảođảm tính chốngăn mòn cao. Hợp kim AlSiCu4 cóđộchảy loãng, tính chốngăn mòn,độbền vừa phải. - Đối với các chi tiết làm việc trong điều kiện tải rungđộng mạnh, nên dùng hợp kim AlSi7Mg0,4, được hợp kim hóa vi lượng bằng Ti, Zr, Be. Đối với các chi tiết làm việc ởnhiệtđộcao, hàm lượng Siđến 18%. Trong kỹthuật điện, thường dùng hợp kim Silumin kẽm chứa đến 0,9% kẽm và 0,1÷0,3% Mg. Bảng 2.1: Thành phần hóa học và cơtính của một sốhợp kim trên cơsởnhôm Hợp kimThành phần hóa học và các tính chất cơlý AlSi12 AlSi9Mg0,3 AlMg8 AlSi8Cu4 Si, % Mg, % 10,0 – 12,5 – 8,0 – 10,5 0,2 – 0,3 – 9,5 – 10,5 7,5 – 8,5 0,3 – 0,5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 7 Cu, % Mn, % Fe, % – – <1,5 – 0,2 – 0,5 < 1 – – <0,2 1,0 – 1,5 0,3 – 0,5 < 0,9 ρ, kg/dm3 Khoảngđông, oC σb, Mpa δ, % HB 2,7 – 2,8 5 – 8 150 > 1 50 2,70 – 2,75 15 – 20 160 >2 55 2,60 – 2,65 80 – 90 300 > 8 75 2,8 – 2,9 55 – 65 250 >3 75 Hình 2.4: Các thành phần cơbản của khuônđúc áp lực nhôm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 8 Hình 2.5: Một sốcác thành phần khác trong khuônđúc áp lực Hình 2.6: Khuônđược thiết kếbằng các phần mềm chuyên dụng Chốt xiên Kênh nước làm nguội Chốt hồi Chốt đẩy LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 9 2.6. Ưu, nhượcđiểm của phương phápđúc áp lực 2.6.1. Ưuđiểm - Vật đúc đạt độchính xác, độbóng bềmặt cao, hầu nhưkhông cần gia công cơkhí. - Hoàn toàn không sửdụng hỗn hợp làm khuôn, ruột. - Có khảnăngđúcđược những vậtđúc thành rất mỏng (< 1 mm) - Do vận tốc điền đầy khuôn lớn, áp lực tác dụng lên kim loại lỏng cao, tác dụng nguội nhanh của khuôn kim loại nên tổchức của vậtđúc nhỏmịn, xít chặt. - Mứcđộcơkhí hóa, tựđộng hóa cao,điều kiện laođộngđược cải thiện. - Năng suất cao, có thểđạt 1000 – 3600 lần ép/giờ. - Khuôn kim loại có thểdùngđược nhiều lần. 2.6.2. Nhượcđiểm - Giá thành khuôn rất cao, nhất là khi đúc các hợp kim có nhiệt độrót cao (nhưđồng, thép…). Vật liệu làm khuôn phải là vật liệu chịu nóngđặc biệt, gia công tỉmỉvà nhiệt luyện thích hợp. - Vật đúc có rỗkhí (do dòng kim loại chảy vào khuôn cuốn theo bọt không khí và do kết tinh nhanh không thoát ra ngoài được) làm giảm độsít chặt của vậtđúc.Đây là một nhược điểm cần đặc biệt quan tâm khi thiết kếđúc áp lực. - Kích thước và khối lượng của vậtđúc bịhạn chếtheo cỡmáyđúc. - Tỉlệthành phẩm nhỏvì hệthống rót lớn. 2.7. Phạm vi sửdụng - Đúc áp lựcđược sửdụng đểđúc các vật đúc nhỏ, hình dạng và kết cấu phù hợp, sản xuất hàng loạt. - Các hợp kim thường được sửdụng đểđúc áp lực được lựa chọn theo thành phần hóa học, các tính chất sửdụng và các tính chất công nghệ. - Hợp kim dùng đểđúc áp lực cần có khoảng kết tinh hẹpđểnhậnđược vật đúc có độsít chặt cao,đồngđều, độbền vàđộdẻo cao ởnhiệtđộcao. Hợp kim LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 10 cũng cần có độchảy loãng tốt, không bám dính khuôn, thành phần hóa học ổn định khi giữlâu trong lò. 2.8. Thiết bịdùng trongđúc áp lực - Máyđúc áp lực: trong công nghệđúc áp lực, tùy thuộc vào loại hợp kim cần đúc và các yêu cầu khác của sản phẩm mà người ta sẽsửdụng các loại máy đúc áp lực khác nhau (máy đúc áp lực với buồng ép nóng, máyđúc áp lực với buồng ép nguội nằm ngang, máyđúc áp lực với buồng ép nguội thẳng đứng, máy đúc áp lực chân không…). Ởgiới hạn của đềtài này, ta chỉxét đến loại máy đúc áp lực với buồng ép nguội nằm ngang, đây là loại máy được sửdụng rộng rãi nhất đểđúc áp lực các hợp kim nhôm. Hình 2.7 là minh họađơn giản của một máyđúc áp lực với buồng ép nguội nằm ngang. 2.8.1. Hệthống bơm kim loại lỏng Có thểsửdụng các tay máyđược điều khiển tựđộng hoặc sửdụng hệthống bơm nhưng thông thường được thực hiện thủcông, kim loại lỏng được rót vào buồng ép. Việc đẩy kim loại lỏng vào khuôn được thực hiện nhờhệ thống xylanh thủy lực. 2.8.2. Bộkhuyếchđại áp suất Hình 2.7: Sơđồbộkhuyếchđại áp suất - Hệthống này được sửdụng đểgia tăng áp lực ép trong giai đoạn cuối của hành trình ép. Piston ép khi di chuyển sẽkích hoạt công tắc hành trình làm van khí của bình gas (chứa khí Nitơ) mởra, dầu thủy lựcđược bơm từtrước vào trong bình gas bịkhí gas nén nên tràn xuống piston tạo thêm áp lực ép. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 11 2.8.3. Hệthống kẹp khuôn - Hai nửa khuôn được kẹp vào nhauđểngăn ngừa sựrò rỉkim loại lỏng trên mặt phân khuôn. Một hệthống kẹp khuôn vềcơbản gồm có hai tấm cốđịnh, một tấm di động, bốn thanh dẫn hướng chính xác và một cơcấu khóa nhưtrên hình 2.10. - Nửa khuôn cốđịnh được gá lên tấm cốđịnh (có các rãnh chữT)đểkẹp chặt nửa khuôn vào. Nửa khuôn diđộng được kẹp vào tấm diđộng. Tấm cốđịnh thứhai, bộphậnđưa dạng khuỷu (kiềm máy) được lắp đặt phía sau máy nhưminh họa trên hình 2.11. - Một nối kết cốđịnhđược thực hiện giữa bộphậnđưa dạng khuỷu và tấm đẩy khi tấm đẩy di chuyển hết mức vềphía khuôn, sựđiều chỉnh kích thước của bộphậnđưa dạng khuỷu này sẽxác định vịtrí của tấm đẩy khi khóa khuôn (hình 2.12). LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 12 Hìn h 2.8: Các thành phần cơbản của máyđúc áp lực buồng ép nguội nằm ngang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 13 Hình 2.9: Máyđúc áp lực trong thực tế Hình 2.10: Bản vẽhệthống kẹp khuôn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 14 Hình 2.11: Bắt khuôn lên máyđúc Hình 2.12 Tấm cố định Tấm di động Kiềm máy Tấm cố định Thanh dẫn hướng Xilanh thủy lực LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 15 - Cơcấu khóa khuôn:được trình bày nhưhình 2.13, khi hai bềmặt khuôn tiếp xúc với nhau, tácđộng khóa khuôn sẽxảy ra và áp suất nén ởbềmặt phân khuôn được thiết lập do kết hợp giữa piston thủy lực và hệthống các liên kết trong bộphậnđưa dạng khuỷu. Hình 2.13: Cơcấu khóa khuôn 2.8.4. Hệthốngđẩy sản phẩm ra khỏi khuôn Hình 2.14: Hệthốngđẩy sản phẩm ra khỏi khuôn bằng tácđộng cơkhí Tấm đẩy Tấm giữ Chốtđẩy Chốt hồi Knockout plate Knockout pin LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 16 - Khuônđúc áp lực luôn bao gồm một hệthống đẩy vậtđúc ra khỏi khuôn bởi tác động cơkhí trình bày nhưhình 2.14. Khi khuôn đóng lại, chốt đẩy tiếp xúc với vật đúc và các chốt hồi tiếp xúc với các mặt phân khuôn của nửa khuôn cốđịnh. Sau khi khuôn mởra, vậtđúcđượcđẩy ra bởi sự di chuyển của tổhợp tấm đẩy và tấm giữmang chốt đẩy vềphía trước. Lực cần thiếtđểtác động lên hệthốngđẩy này có thểđược cung cấp bởi một tấm knockout (knockout plate), bộbánh răng thanh răng hay một xylanh thủy lực. 2.8.5. Lựa chọn máyđúc - Máy đúc với buồng ép nóng được sửdụng chủyếu đểđúc các chi tiết bằng kim loại có nhiệt độnóng chảy thấp nhưhợp kim kẽm, hợp kim thiếc, hợp kim chì. Máy đúc áp lực với buồng ép nguội nằm ngang mặc dù có thểsửdụngđểđúc áp lực cho nhiều loại hợp kim, tuy nhiên chúng thường được sửdụng đểđúc các hợp kim nhôm, hợp kim magiê, hợp kimđồng. Ngoài ra, sựlựa chọn máyđúc nên chủyếu dựa vào lực kẹp khuôn và hành trình mởkhuôn,độdài của hành trình bắn, áp lực bắn lớn nhất… - Nên chọn máy đúc có kích thước nhỏnhất mà vẫn thực hiện được việc đúc ra một sản phẩm,điều này sẽtiết kiệm nhất, bởi vì máy càng lớn thì chu kì sản xuất càng chậm. Ví dụ, máy với lực kẹp khuôn 400 sẽcó chu kì sản xuất nhanh gấp hai lần so với máy có lực kẹp khuôn 800 tấn. Phạm vi lực kẹp khuôn từ25 – 2500 tấn, lực kẹp khuôn không nhất thiết là yếu tốquyết định chọn lựa máyđúc mà còn phải xét đến kích thước khuôn có phù hợp với diện tích của tấm đẩy hay không, hoặc là có vừa trong các thanh dẫn hướng cũng nhưhành trình mởkhuôn phảiđủđểlấy vậtđúc ra. Yếu tốnữađểchọn lựa là giá thành của máy, máyđúc với lực kẹp khuôn 400 tấn có giá khoảng 40.000 USD trong khi loại 1000 tấn là khoảng 100.000 USD. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 17 2.9. Thiết kếchi tiếtđúc áp lực Chi tiếtđúc áp lực khi thiết kếnên tuân theo vài nguyên tắc sau:  Bo tròn các góc vuông, góc nhọn: Bo tròn giữa các sóng Bo tròn bên trong lỗ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 18  Cốgắng làm chiều dày thànhđồng đều: Bo tròn quanh lỗđểtránh bềdày thành quá mỏng Mởrộng lỗtrònđểtránh mép mỏng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 19  Tránh tạo những lỗsâu:  Tránh tạo lỗxuyên qua nhiều phần bên trong, việc này có thểdẫnđến hư sản phẩm khi lấy ra:  Tránh tạo những mặt phẳng lớn: LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 20  Thêm các gân tăng bền tại những vùng có tiết diện mặt cắt lớn, việc này cũng làm tăngđộđồng đều chiều dày thành.  Tạo mặt nghiêng phía trong đểdễđẩy sản phẩm  Nên bốtrí lõi ởvềmột phía của khuôn (nửa khuônđực) LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 21  Tránh tạo những vùng cóđộnghiêng quá lớn,điều này làm cho khuôn mau hưvà làm tăng giá thành chếtạo  Việc tạo chữnổi làm việc chếtạođơn giản và rẻhơn so với chữchìm 2.10. Vài chú ý khi thiết kếkhuônđúc áp lực - Hình dạng của một lòng khuôn có dạng thon đểdễlấy vật đúc và có đủ lượng dưbù co ngót.Đối với các vật đúc có dung sai nhỏ, lượng dưcũng phải tính đến sựgiãn nởnhiệt của lòng khuôn. Sựbốtrí lòng khuôn trong khuôn bịảnh hưởng bởi:  Yêu cầu có mặt phân khuôn.  Yêu cầu cần có các ruột di động và các bộphận rời.  Sựbốtrí vịtrí vùng không gian giới hạn trong vật đúcđểlắp hệthống rót.  Sựcần thiết trong việc bốtríđậu dẫn sao cho dòng chảy banđầu của kim loại không bịcản trởbởi các ruột hay các bộphận khác.  Kinh nghiệm dựa trên các vật đúc có các điểm giống nhau hầu nhưlà nền tảng của thiết kếkhuônđúc áp lực. Tuy nhiên các sựthayđổi trong thiết kếkhông có liên quan đến kinh nghiệm đã trải qua có mức độtừ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 22 không quan trọng đến quan trọng thường được đòi hỏi trước khi các kết quảcủa tốiưu có thểnhậnđược. - Lượng dưbù co: Khiđịnh ra kích thước cho các lòng khuôn và các ruột, một lượng dưphải được thêm vàođối với kích thước danh nghĩa của các chi tiếtđúc - lượng dư bù co thông thường là 0,005 in/inch đối với hợp kim Zn; 0,006 in/inch đối với hợp kim Al; 0,007 in/inch đối với hợp kim Mg. Đối với hợp kim Cu lượng dưnày thayđổi từ0,006đến 0,008 in/inch. Lượng dưđược sửdụng phụthuộc phần lớn vào kinh nghiệm đúc loại hợp kim được đúc. Giá trị lượng dưbịảnh hưởng bởi nhiều thông số, kích thước cơbản và hình dạng của vậtđúc. - Độxiên: Tất cảthành vậtđúcđòi hỏi phải có chút độxiên hayđộthonđểvật đúc có thểđược lấy ra không bịdính khuôn hay tạo ra vết cào. Độxiên đòi hỏi được trình bày trong hình 2.15 là đối với thành trong vật đúc, còn đối với thành ngoài độxiên bằng một nửa so với thành trong.Độxiên thayđổi theo chiều cao của thành vậtđúc. Hình 2.15: Yêu cầu vềđộxiênđối với thành trong vậtđúc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 23 - Đường phân khuôn: Sựxác định vịtrí và hình dạng của đường phân khuôn có một ảnh hưởng quan trọng vềkinh tếvà sựhiệu quảcủa bất kỳquá trìnhđúc áp lực nào. Một đường phân khuôn thẳng cho phép các bềmặt khuôn phẳng được ưa chuộng hơn. Các bềmặt phẳng trên các nửa khuôn thì kinh tếhơn so với bề mặt không phẳng. Ngoài ra với những bềmặt khuôn phẳng rất dễtạo kín giữa hai nửa khuôn. Ruột và bộphận trượt rấtđắt tiền vì vậyđường phân khuôn nênđược bốtrí đểgiảm thiểu tốiđa sốlượng ruột và bộphận trượt.Điều này có thểđòi hỏi gia công cắt gọt mộtđường phân khuôn không có quy tắc. Bộphận khuôn rời là những thành phần khuôn có thểdi độngđược dùngđể sản xuất một vật đúc có phần cắt lẹm trên mặt ngoài của vật đúc. Mặc dù các bộphận khuôn rời rất tốt cho việc thoát khí ra khỏi lòng khuôn nhưng tốt nhất vẫn là thiết kếvật đúc sao cho không có phần cắt lẹm do vậy sẽ không cần bộphận khuôn rời. - Sửdụng ruột trongđúc áp lực:  Chiều sâu của lỗđược tạo bởi ruột phụthuộc vào khối lượng đúc và đường kính lỗ. Các lỗnày trongđúc áp lực phải cóđộxiênđểdễlấy ruột khỏi vậtđúc.Độxiên của ruột thayđổi theo khối lượngđúc và chiều sâu lỗđược trình bày trong hình 2.16. Độxiên cũng tùy theo ruột cốđịnh hay ruột diđộng. Hình 2.16: Quan hệgiữađộsâu vàđộxiên của lỗ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 24  Nói chung, ruộtđược kéo ra khỏi vậtđúc khi khuôn còn ởvịtríđóngđòi hỏiđộxiên ít hơn so với ruộtđược lấy ra do tácđộng của chốtđẩy. Các lỗren răng cần xácđịnh chính xác hơn độxiên. Có thểsửdụng bảng 2 đểxácđịnh. X Y d2d1 Bảng 2. 2: Các kích thướcđược giới thiệu của lỗtạo bằng ruộtđược ren răng với kích thước ren các loại Hole diameter m Tap size d1 d2 Maximum threaded depth (Y) in Maximum depth of cored hole (X) in 6 – 40 0,119 0,114 0,188 0,270 6 – 632 0,113 0,107 0,162 0,240 8 – 36 0,142 0,134 0,321 0,390 8 – 32 0,140 0,133 0,307 0,385 10 – 32 0,165 0,159 0,332 0,458 10 – 24 0,158 0,150 0,382 0,482 12 – 28 0,188 0,181 0,432 0,519 12 – 24 0,184 0,176 0,432 0,534 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 25 1/4 – 28 0,222 0,215 0,500 0,587 1/4 – 20 0,211 0,201 0,500 0,625 5/16 – 24 0,280 0,272 0,625 0,727 5/16 – 18 0,269 0,259 0,625 0,762 3/8 – 24 0,343 0,334 0,750 0,852 3/8 – 16 0,326 0,314 0,750 0,906 7/10 – 20 0,398 0,388 0,875 1,000 7/10 – 14 0,382 0,368 0,875 1,053 1/2 – 20 0,461 0,454 1,000 1,125 1/2 – 13 0,440 0,425 1,000 1,192 9/16 – 18 0,519 0,508 1,125 1,262 9/16 – 12 0,497 0,481 1,125 1,333 5/8 – 18 0,582 0,571 1,250 1,387 5/8 – 11 0,554 0,536 1,250 1,497 3/4 – 16 0,701 0,689 1,500 1,656 3/4 – 10 0,672 0,652 1,500 1,750 7/8 – 14 0,819 0,804 1,750 1,928 7/8 – 9 0,789 0,767 1,750 2,027 1 – 14 0,944 0,929 2,000 2,178 1 - 8 0,903 0,878 2,000 2,312 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 26 - Sựđẩy vậtđúc ra khỏi khuôn: Việc đẩy vật đúc ra đòi hỏi khuôn phải được thiết kếsao cho vật đúc vẫn còn nằm trong nửa khuôn đực khi khuôn mởra. Thiết kếkhuôn vớiđộxiên không đủtrong phần lòng khuôn của nửa khuôn cái (hoặc bềmặt xấu) sẽ làm vậtđúc dính vào nửa khuôn cái. Ngay sau khi vậtđúcđông đặc, vậtđúc vẫn còn nóng và dễbịbiến dạng bởi các thao tác đẩy vậtđúc ra khỏi nửa khuôn đực. Đểgiảm tối thiểu sựbiến dạng này, vậtđúc phải cóđủđộxiên và chốtđẩyđược bốtrí gần vùng có sự co rút vậtđúc trên khuôn. Thông thường các vấu lồi được thêm vào vật đúc đểđầu chốtđẩy không làm hỏng vậtđúc. - Hệthống rót: Hệthống rót bao gồm tất cảcác yếu tốcần thiếtđểcấp kim loại lỏng cho vật đúc nhưrãnh dẫn, phần trước đậu dẫn, đậu dẫn,đường thông khí, rãnh rửa. Hệthống rót là một yếu tốquan trọng trong việc sản xuất các chi tiếtđúc áp lực, nó có tác dụng nhưsau:  Xácđịnh dòng kim loại lỏng ổnđịnh cóđược cung cấp cho vậtđúc trong quá trìnhđiềnđầy hay không.  Lọc các tạp chất oxid, chất bôi trơn và những tạp chất khác trong đậu tràn bên ngoài thân vậtđúc.  Khống chếsựchảy rối và va chạm của kim loại lỏng trong quá trìnhđiền đầy.  Cung cấp phần kim loại bổsungđểgiảm co ngót.  Ảnh hưởngđến tuổi thọkhuôn. - Ảnh hưởng của kim loại vậtđúcđến thiết kếkhuôn:  Một sựthayđổi hợp kimđúc cùng một kim loại cơsởít khi bắt buộc cần phải có sựthayđổi vềthiết kếkhuôn ngoại trừcó thểthayđổi hệthống rót. Khi thay đổi từhợp kim dễnóng chảy nhưhợp kim Zn thành hợp kim Al cóđộnóng chảy cao hơn, việc thayđổi thiết kếkhuôn không khả thi chủyếu vì vật liệu làm khuôn đúc Zn không đáp ứng được cho đúc LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 27 Al; ngoài ra, các khuôn dùngđúc Zn thường dùng máyđúc có buồng ép nóng trong khi hợp kim Al thường dùng máy có buồng ép nguội.  Khi sựthayđổi từđúc hợp kim Al sangđúc hợp kim Zn hay ngược lại được xét ởthời điểm thiết kếkhuôn. Vật liệu làm khuôn nên được chọn đểlàm khuônđúc buồng ép nóng và buồng ép nguội. Ví dụnhưnếu thiết kếkhuônđúc hợp kim Al, vật liệu làm khuônđược chọn là thép dụng cụ H13 nêu rõ thỏa mãn được cho đúc Zn. Khuôn được chuyển qua hoạt động với máy đúc buồng ép nóng bằng cách bịt lại lỗcủa buồng ép nguội bên trong nửa khuôn cái và thêm một lỗđược rót và một chỗtựa vòi phun. Nửa khuôn đực cũng cần thêm một ruột đậu rót bổsung thêm các đường nước làm nguội trong vùng lỗđậu rót, chung quanh ruộtđậu rót và trong ruộtđậu rót (vì có thêm các chốt đẩy chung quanh ruột đậu rót và trên các rãnh dẫnđược sửdụng trởlại).  Hệthống rót cũng sẽđược thay đổi cho phù hợp với đúc hợp kim Zn. (Điều này sẽđược thực hiện tối thiểu từng phần bằng phương pháp thử sai). - Độxiên trong khuôn đúc hợp kim Al sẽlớn hơn so với đúc hợp kim kẽm, tuy vậy độxiên này không gây ảnh hưởng quan trọng do hệsốco rút các hợp kim Zn chỉít hơn so với hợp kim Al là 0,001 in/inch nhất là khi vậtđúc nhỏ. Nếu sựthayđổi từhợp kim Al thành hợp kim Mg, máyđúc áp lực hợp kim Al phải cần được kiểm tra đểbảo đảm cho vận tốc bơm kim loại gia tăng theo yêu cầu hợp kim Mg vì tốc độbơm đối với đúc hợp kim Mg cao hơn nhiều khi đúc hợp kim Al, và không có sựthay đổi vềhệthống bơm kim loại lỏng và cảhợp kim Al và hợp kim Mgđều được đúc với buồng ép nguội. Tuy nhiên do sựkhác nhau vềđặc tính dòng chảy, phương phápđúc khiđúc với hợp kim Mg có thayđổi. Hợp kim Mgđúc thất thoát nhiệt trên 1pound tương đương với hợp kim Al, nhưng do thểtích riêng của hợp kim Mg gấp 3 lần hơp kim Al do vậy sốlượng nhiệt khi đúc với hợp kim Mg không giống nhưkhiđúc hợp kim Al, cần thiết phải giảm thiểu dòng chảy LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 28 nước làm nguội hay tăng tốc độbơm kim loại. Trong trường hợp có thểnên đẩy nhanh tốcđộđúc bởi vì sẽlàm tăng năng suất. - Trong trường hợp thayđổi từhợp kim Al thành hợp kim Mg, kích thước vật đúc cũng phải xétđến. Hệsốco rút của hợp kim Mg lớn hơn hợp kim Al chi vào khoảng 0,001 in/inch nên không quan trọng lắm. - Độbóng bềmặt của các lòng khuôn trong khuônđúc áp lực:  Tất cảcác lòng khuôn trong khuôn phải đủđộbóng đểlấy vật đúc ra được dễdàng, ngoài ra, sựgia công bềmặt yêu cầu của các lòng khuôn còn tùy thuộc vào ứng dụng của vậtđúc. Khi vật đúc ra đểsơn hay mạ, phải chuẩn bịbềmặt lòng khuôn cóđộbóng cần thiết.  Phương pháp tạođộbóng tốt nhất là dùng bột kim cương đểđánh bóng khuônđến mức bóng nhất có thểđược, phương pháp này thích hợp cho các lòng khuônđúc bằng các kim loại có nhiệt độnóng chảy thấp. Đối với các lòng khuôn đểđúc hợp kim Cu có bềmặt láng bóng không thực tế. Chất lượng bềmặt mờ(không đánh bóng) sẽthích hợp hơn khi ở nhiệtđộcao, các bềmặt