Đặt vấn đề Thế kỉ 21, Việt Nam đã và đang hội nhập mạnh mẽ với nền kinh tế thế giới kéo theo sự thay đổi, phát triển của nhiều ngành, nhiều lĩnh vực trong đó có ngành Cơ khí chế tạo. Với nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời, thì việc tìm ra các quy trình sản xuất mới có khả năng rút ngắn thời gian, giảm chi phí sản xuất nhƣng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật luôn là vấn đề đặt ra cho các nhà sản xuất. Có nhiều phƣơng pháp gia công và quy trình sản xuất khác nhau để tạo ra một sản phẩm cơ khí. Tuy nhiên làm sao để đƣa phƣơng pháp gia công đó vào trong sản xuất hàng loạt, hàng khối, mang lại hiệu quả kinh tế và tính cạnh tranh cao chính là vấn đề cần quan tâm nghiên cứu hiện nay.
Đúc áp lực và dập nóng là hai phƣơng pháp gia công đƣợc sử dụng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối. Hai phƣơng pháp này tạo hình sản phẩm thông qua khuôn đúc (khuôn ép) và lực nén của máy ép thủy lực, máy ép trục khuỷu, máy búa…. Với mỗi phƣơng pháp ta có quy trình xử lý, thiết bị sản xuất, vật liệu…riêng biệt. Tuy nhiên vẫn có thể thay thế giữa hai phƣơng pháp này trong những điều kiện thích hợp.
Công ty TNHH Song Tain Industrial có trụ sở tại Khu Công Nghiệp SÓNG THẦN II là công ty chuyên sản xuất linh kiện làm bằng vật liệu hợp kim nhôm, kẽm cho xe đạp và xe máy. Các sản phẩm ở đây đƣợc chế tạo chủ yếu bằng hai phƣơng pháp là đúc áp lực và dập (dập nóng , dập nguội). Chi tiết “ Cổ xe nữ ” vật liệu hợp kim nhôm A6061 cho xe đạp đã đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp dập nóng tại công ty từ năm 2008. Hiện nay do nhu cầu khách hàng tăng cao với các đơn đặt hàng từ các cơ sở trong nƣớc, với phƣơng pháp dập nóng nhƣ hiện tại thì năng suất rất thấp, cộng với khi tăng số lƣợng thì chi phí cho sản xuất nâng cao làm giảm hiệu quả kinh tế.
Công ty có nhu cầu xây dựng quy trình công nghệ gia công mới cho chi tiết này dựa trên phƣơng pháp đúc áp lực và vật liệu là hợp kim nhôm A356 với mục đích tăng năng suất, giảm chi phí khi sản xuất số lƣợng lớn đem lại hiệu quả kinh tế cao mà vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Trang 1 Luan van Từ nhu cầu thực tiễn sản xuất tại công ty Song Tain và nhu cầu của bản thân tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, phân tích, thay thế phương pháp gia công dập nóng bằng đúc áp lực trong chế tạo chi tiết Cổ xe nữ hợp kim nhôm” để làm luận văn tốt nghiệp cao học của mình. Đề tại đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của thầy TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng và sự hổ trợ về mặt thiết bị kỹ thuật của công ty TNHH Song Tain Industrial.
Mục tiêu đề tài + Xây dựng thành công quy trình sản xuất hàng loạt cho chi tiết “Cổ xe nữ” hợp kim nhôm (A356) bằng phƣơng pháp đúc áp lực nhằm nâng cao năng suất sản xuất, tăng hiệu quả kinh tế. + Áp dụng vào sản xuất, chế tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lƣợng. Phạm vi nghiên cứu Đề tài đƣợc thực nghiệm tại công ty TNHH Song Tain Industrial, nên các thông số, dữ liệu thực nghiệm dựa trên máy móc thiết bị của công ty hiện có. Các thí nghiệm kiểm tra đƣợc thực hiện tại công ty Song Tain, trung tâm công nghệ cao trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật và Trung tâm Kiểm định và Huấn luyện An toàn Lao động Tp.
Hồ Chí Minh. Khái quát công việc thực hiện Khảo sát, phân tích chi tiết đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp dập nóng. Khảo sát, phân tích chi tiết đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp đúc áp lực. Chế tạo thực nghiệm và làm các thí nghiệm kiểm định chất lƣợng.
Phân tích, so sánh, kết luận đề tài nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài, có hai phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc đƣa ra: + Phân tích, tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết. + Thực nghiệm, xử lý số liệu tại công ty Song Tain Industrial và cơ sở kiểm định. Trang 2 Luan van PHẦN II.
HIỆN TRẠNG KỸ THUẬT 2. Hiện trang nghiên cứu và công nghệ trong nƣớc Tình hình nghiên cứu về đúc áp lực ở Việt Nam mấy năm gần đây có nhiều bƣớc phát triển. Viện Công Nghệ - Bộ Công Thƣơng đã chế tạo đƣợc máy đúc áp lực và cải tiến, phát triển các bộ phận của máy. Bên cạnh đó Viện cũng có nhiều đề tài nghiên cứu các vấn đề liên quan nhƣ vật liệu đúc, vật liệu làm khuôn, ứng cụng CAE để tối ƣu hóa… Hình 2.
Máy đúc áp lực ZDC- 420PTS,ZTA đƣợc chế tạo bởi Viện Công Nghệ - Bộ Công Thƣơng.1: Đặt trƣng kỹ thuật của máy đúc áp lực ZDC-420PTS,ZTA TT Đặc trƣng kỹ thuật 1 Lực khóa khuôn 420 Tấn 2 Kích thƣớc bao của 1000 x 1000 mm khuôn 3 Chiều cao khuôn 300 ÷ 750 mm 4 Kích thƣớc Piston bắn Đơn vị Φ 60 Φ70 Φ 80 Áp suất bắn kg/cm3 983 722 553 5 Diện tích đúc cm3 427 580 760 Trọng lƣợng tổng kg 2,83 3,86 5,05 Các trƣờng đại học cũng đã đầu tƣ máy móc nghiên cứu nhƣ trƣờng ĐH Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, trƣờng ĐH Bách Khoa Đà Nẵng, trƣờng ĐH Bách Khoa Hà Nội. đã có một số nghiên cứu đƣợc đăng trên các tạp chí Khoa học và Công nghệ. Tuy nhiên với năng lực và điều kiện còn hạn chế nên đúc áp lực ở Trang 3 Luan van nƣớc ta vẫn còn kém xa các nƣớc công nghiệp phát triển nhƣ Đức, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc… Hiện tại có nhiều tập đoàn, công ty nƣớc ngoài đầu tƣ vào lĩnh vực này ở Việt Nam với quy mô tầm trung. Tại các khu công nghiệp Đồng An, Sóng Thần, VSIP…của Bình Dƣơng có rất nhiều công ty của Đài Loan, Hàn Quốc, Nhật Bản đầu tƣ sản xuất sản phẩm cơ khí, gia dụng bằng đúc áp lực.
Công nghệ đúc áp lực cao tại Việt Nam đang dần đƣợc cải thiện, các sản phẩm của đúc áp lực ngày càng đa dạng hơn. Nhƣng nhìn chung công nghệ đúc áp lực ở các cơ sở sản xuất đều có hiệu quả làm việc không cao thể hiện là lƣợng phế phẩm và nguyên công xử lý sau đúc còn nhiều. Nguyên nhân chính của thực trạng này là: sử dụng thiết bị đã qua sử dụng ở nƣớc ngoài, chất lƣợng khuôn đúc và vật liệu kim loại đúc chƣa đủ tốt, sử dụng hạn chế CAE trong thiết kế, chế tạo. Một số sản phẩm đúc áp lực tại công ty Song Tain 2.
Hiện trang nghiên cứu và công nghệ ở nƣớc ngoài Trên thế giới việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo trong lĩnh vực đúc áp lực đã đƣợc quan tâm nghiên cứu ứng dụng từ rất lâu. Hiện nay với sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật thì đúc áp lực đƣợc nâng lên một tầm cao mới. Các nghiên cứu về quy trình công nghệ, nghiên cứu về vật liệu và đặc biệt là nghiên cứu dự đoán, mô tả quá trình thực hiện một cách chính xác (CAE) luôn đƣợc cải tiến. Ngành công nghiệp ô tô, xe máy, đóng tàu, chế tạo máy bay là những ngành đầu tƣ rất mạnh cho nghiên cứu đúc và dập.
Với nhu cầu ngày càng cao về chất Trang 4 Luan van lƣợng, số lƣợng và tính thẩm mỹ cao, sản phẩm từ đúc và dập của các ngành này luôn đƣợc cải tiến. Một số sản phẩm từ đúc áp lực tại Đài Loan & Nhật Bản Năm 2004 cơ quan Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Thịnh vƣợng chung (Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation, viết tắt là CSIRO) ra thông cáo báo chí: Các nhà nghiên cứu Australia nghiên cứu nhiều năm trong lĩnh vực luyện kim đã tạo ra một phát minh đáng ngạc nhiên, có thể làm thay đổi Trang 5 Luan van phƣơng thức tạo hình kim loại trên thế giới. Công nghệ đúc luyện kim Sol-Gel Thuận nghịch Tiên tiến (tính chất của một số gel hóa lỏng, khi chịu các lực dao động nhƣ sóng siêu âm hoặc thậm chí chỉ lắc và sau đó rắn trở lại khi đứng yên), tên tiếng Anh là Advanced Thixotropic Metallurgy - ATM Công nghệ ATM đặc biệt phù hợp với hợp kim nhôm hoặc magiê, có chi phí thấp, đồng thời đạt chất lƣợng cao trong nhiều ứng dụng chế tạo sản phẩm, từ các chi tiết của ôtô, đến vỏ điện thoại di động, máy tính xách tay và camera. Công nghệ ATM của CSIRO có các ƣu điểm sau: + Giảm diện tích thiết kế, dẫn đến khả năng sử dụng thiết bị nhỏ hơn thiết bị đúc áp lực thông thƣờng hoặc có thể tạo nhiều hốc khuôn ép hơn trên một khuôn; + Chu trình thời gian chế tạo ngắn hơn, dẫn đến cải thiện năng suất thiết bị; + Vi cấu trúc tinh hơn (dẫn đến độ bền gia tăng); + Có khả năng thiết kế lại các chi tiết có mặt cắt mỏng hơn, dẫn đến giảm trọng lƣợng/chi phí; + Mở rộng giới hạn thiết kế các chi tiết vƣợt ngoài tầm của thiết bị đúc áp lực thông thƣờng; + Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lƣợng.
Trang 6 Luan van PHẦN III. NỘI DUNG Chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm (mã số: ST-150211) là một bộ phận thành phần trong chiếc xe đạp dáng nữ. Chi tiết này nối hai thành phần là tay lái và cọc lái giúp ngƣời sử dụng điều khiển hƣớng đi của xe. Chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm Phạm vi áp dụng: Sản phẩm cổ xe nử dùng cho các mẫu xe đạp dáng nữ thông thƣờng và xe đạp xếp Leisure do công ty TNHH SONG TAIN INDUSTRIAL VIỆT NAM sản xuất, để sử dụng/ phục vụ cho dân dụng.
Yêu cầu kỹ thuật + Vật liệu: hợp kim nhôm. + Khối lƣợng: 0,1 ~ 0,15 kg. + Chịu đƣợc lực giật (kéo) 300N trong khoảng 10000 ÷ 25000 lần. + Sản phẩm phải đảm bảo an toàn, không bị biến dạng, phù hợp thiết kế.
+ Sản phẩm không bị rổ, không có bọt khí, không ten rĩ. + Phải làm sạch bavia, làm cùn cạnh sắt, rìa thừa. + Cổ xe phải đảm bảo vừa khít cọc lái, các lỗ bắt đai ốc phải phù hợp với loại đai ốc. + Sản phẩm xuất xƣởng đƣợc lấy mẫu kiểm bằng 2% lô hàng.
Nếu có một mẫu không đạt thì lấy mẫu khác kiểm tra lại, kết quả lần 2 là kết quả cuối cùng. Trang 7 Luan van Chƣơng I KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH CHI TIẾT ĐƢỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP DẬP NÓNG 3. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG DẬP NÓNG 3.