Bài giảng Chương 1: Tổng quan về công nghệ đúc áp lực

Bài giảng "Chương 1: Tổng quan về công nghệ đúc áp lực" có nội dung trình bày về công nghệ đúc áp lực, khuôn đúc áp lực, vật liệu đúc, thiết bị đúc. Tài liệu này trình bày khái quát về công nghệ đúc áp lực. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 1: Tổng quan về công nghệ đúc áp lựcCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC1.1. Công nghệ đúc áp lực1.1.1. Đặc điểm của quá trìnhĐúc áp lực cao là công nghệ đúc trong đó kim loại lỏng điền đầy khuôn vàđông đặc dưới tác dụng của áp lực cao do khí nén hoặc dầu ép trong xilanh ép tạora. Có thể hình dung quá trình công nghệ như trên (hình 1.1):a)b)c)d)Hình 1.1. Quá trình đúca) Giai đoạn cấp liệu;b) Giai đoạn điền đầy và ép tĩnhc), d) Giai đoạn tháo khuôn, lấy vật đúcKhuôn đúc áp lực cao bao gồm 2 nửa khuôn, nửa khuôn động và nửa khuôntĩnh (5). Bắt đầu chu trình đúc, hai nửa khuôn đóng lại. Rót kim loại lỏng đã địnhlượng vào buồng ép qua lỗ rót trên xilanh ép (2). Sau khi rót, pittông (1) trongxilanh (2) đẩy kim loại lỏng điền đầy hốc khuôn. Thời gian điền đầy rất nhanh chỉkhoảng phần chục giây với tốc độ hàng trăm m/s và áp suất khoảng vài trăm đến14hàng nghìn atmôtphe. Áp suất được duy trì đến khi vật đúc đông đặc hoàn toàn. Rútruột khỏi vật đúc. Nửa khuôn động tách khỏi nửa khuôn tĩnh. Chốt đẩy (4) tống vậtđúc khỏi khuôn. Chu trình đúc mới lại bắt đầu.Đúc áp lực cao có thể sử dụng máy buồng ép nóng hoặc máy buồng épnguội. Lực ép tác động lên kim loại lỏng để điền đầy khuôn trong quá trình kết tinh,do pittông ép tạo ra. Lực để làm pittông chuyển động lại do một bơm thuỷ lực gâynên. Tốc độ dịch chuyển của chất lỏng thuỷ lực và áp lực ép của pittông thay đổi rấtkhác nhau trong suốt một chu trình đúc. Có thể chia 1 chu trình đúc thành 4 giaiđoạn như trên (hình 1.1).1.1.2. Các giai đoạn chính trong quá trình đúcGiai đoạn 1: Pittông 1 đã đi qua và bịt lỗ rót. Vận tốc của pittông ép và áplực trong buồng ép còn nhỏ. Vì khi đó áp lực chỉ cần đủ để thắng lực ma sát trongbuồng ép và xilanh thuỷ lực.Giai đoạn 2: Kim loại lỏng đã điền đầy toàn bộ buồng ép. Tốc độ của pittôngtăng lên và đạt giá trị cực đại v2. Giá trị của áp suất p2 tăng một chút do phải thắngcác trở lực của dòng chảy trong buồng ép.Hình 1.2. Vận tốc và áp suất buồng đúc của các giai đoạn trong quá trình đúcGiai đoạn 3: Kim loại lỏng điền đầy hệ thống rót và hốc khuôn. Do thiết diệnrãnh dẫn thu hẹp lại cho nên tốc độ pittông giảm xuống thành v3 nhưng áp suất éplại tăng lên. Kết thúc giai đoạn này, pittông dừng lại nhưng do hiện tượng thuỷ kích(quán tính ép) mà áp suất ép tiếp tục tăng lên. Sau khi các dao động áp suất tắt dần,15áp suất đạt giá trị không đổi. Đây là áp suất thuỷ tĩnh cần thiết cho quá trình kếttinh.Giai đoạn 4: Giai đoạn ép thuỷ tĩnh. Áp suất có thể đạt tới 50-5000 daN/cm2,tuỳ thuộc vào bản chất vật liệu đúc và yêu cầu công nghệ. Khi áp lực đã đạt giá trịthuỷ tĩnh mà tại rãnh dẫn vẫn còn kim loại lỏng thì áp lực sẽ truyền vào vật đúc-kimloại kết tinh trong trạng thái áp lực cao.1.2. Khuôn đúc áp lực1.2.1. Cấu tạo khuôn đúc áp lựcKhuôn được cấu thành từ rất nhiều linh kiện, mỗi linh kiện lại có chức năngriêng. Ở đúc áp lực cao thì khuôn kim loại rất đắt tiền nên phải tính toán kỹ cácchức năng để hướng tới cấu tạo không có lãng phí. Ngoài ra, cần phải nỗ lực trongviệc cắt giảm chi phí khuôn bằng cách thúc đẩy tiêu chuẩn hóa linh kiện cấu thành,nâng cao khả năng thay thế lẫn nhau của các linh kiện, cắt giảm số lượng linh kiệnbằng cách chế tạo liền, sử dụng linh kiện tiêu chuẩn được các công ty chế tạo khuônbán trên thị trường.Hình 1.3. Kết cấu khuôn đúc áp lực1- Kênh dẫn; 2- Rãnh dẫn; 3- Khuôn tĩnh; 4- Ruột; 5- Tấm đẩy;6- Khuôn động; 7,8- Tấm lắp đặt hệ thống làm mát khuôn161.2.2. Vật liệu chế tạo khuôn đúc áp lựcVật liệu của khuôn được lựa chọn từ các chức năng yêu cầu, trong trườnghợp cần thiết thì sẽ phải thực hiện xử lý nhiệt và xử lý bề mặt. Về vật liệu, xử lýnhiệt, xử lý bề mặt của các linh kiện cấu thành khuôn tiêu biểu được thể hiện trong(phụ lục 1)Hiện nay, khuôn đúc áp lực hợp kim nhôm được sản xuất chủ yếu bằng thépSKD61 (theo tiêu chuẩn JIS G4404 (1983) Nhật Bản, có thành phần (bảng 1.1):Bảng 1.1. Thành phần thép SKD61 làm khuôn đúc áp lựcC0,32 – 0,42Si0,8 – 1,2Thành phần hóa học %MnCr≤ 0,54,5 – 5,5Mo1,0 – 1,5V0,8 – 1,21.2.3. Xử lý nhiệt khuôn đúc áp lựcTrong khi làm việc bề mặt khuôn đúc áp lực phải tiếp xúc kim loại nóngchảy làm cho bản thân nó cũng bị nung nóng. Nhiệt độ khuôn có thể lên tới5000C÷6000C. Do đó thép làm khuôn đúc áp lực có các yêu cầu sau:- Tính bền nhiệt cao tức là khả năng bảo đảm bề mặt làm việc của khuônkhông bị biến dạng dẻo, tính năng này có thể đánh giá qua chỉ tiêu giới hạn chảy ởnhiệt độ cao hoặc độ cứng ở nhiệt độ cao không nhỏ hơn 45÷50HRC.- Độ dai cao: Độ mỏi nhiệt của thép có quan hệ mật thiết với độ dai của nó.Thông thường yêu cầu ở nhiệt độ thường độ dai của thép không nhỏ hơn 35J/cm2, ởnhiệt độ làm việc độ dai không nhỏ hơn 50J/cm2.- Độ bền mỏi nhiệt cao: Thông thường thép có tính bền nhiệt và độ dai càngcao, hệ số giãn nở nhiệt càng nhỏ thì độ bền mỏi nhiệt càng cao.- Có khả năng chống ôxy hoá và chống ăn mòn tốt: Thép làm ...