I. Tình hình thiết kế khuôn đúc áp lực cao trên thế giới và Việt Nam
Đúc áp lực cao là công nghệ tiên tiến được phát triển mạnh mẽ trên thế giới, đặc biệt tại các quốc gia như Nhật Bản, Mỹ, Đức. Công nghệ này sử dụng các phần mềm mô phỏng như Magma, Procast để tối ưu hóa quá trình thiết kế và sản xuất. Tại Việt Nam, nhu cầu về sản phẩm đúc áp lực cao ngày càng tăng, đặc biệt trong các lĩnh vực như ô tô, xe máy, và thiết bị nông nghiệp. Tuy nhiên, việc thiết kế và chế tạo bộ khuôn đúc áp lực vẫn phụ thuộc nhiều vào nhập khẩu, dẫn đến chi phí cao và thiếu tính chủ động trong sản xuất.
1.1. Nhu cầu về sản phẩm đúc áp lực cao tại Việt Nam
Việt Nam đang trở thành điểm đến cho các nhà đầu tư nước ngoài trong lĩnh vực đúc áp lực cao. Các sản phẩm như chi tiết xe máy, động cơ diesel, và thiết bị nông nghiệp đòi hỏi số lượng lớn và chất lượng cao. Ví dụ, Honda Việt Nam cần hơn 10 triệu chi tiết đúc áp lực mỗi năm. Tuy nhiên, các doanh nghiệp trong nước chưa đáp ứng được nhu cầu này, dẫn đến việc phải nhập khẩu khuôn từ Nhật Bản, Hàn Quốc.
1.2. Các dạng sản phẩm đúc áp lực cao tiêu biểu
Các sản phẩm đúc áp lực cao rất đa dạng, bao gồm các chi tiết dạng ống trụ, thanh, tấm, và hộp. Đặc biệt, các chi tiết dạng hộp được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực như chế tạo máy, thiết bị điện, và hàng không. Bề dày lý tưởng cho sản phẩm đúc áp lực cao là từ 2mm đến 6mm, đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt.
II. Thiết kế và chế tạo bộ khuôn đúc thân bơm BRA50
Thiết kế chế tạo bộ khuôn đúc thân bơm BRA50 là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Bộ khuôn đúc thân bơm BRA50 được thiết kế để sử dụng trên máy đúc áp lực cao 420T, đảm bảo độ chính xác và chất lượng sản phẩm. Quy trình bao gồm việc lựa chọn vật liệu, tính toán hệ thống rót, và thiết kế kết cấu khuôn.
2.1. Lựa chọn vật liệu chế tạo khuôn
Vật liệu chế tạo khuôn đúc áp lực cao cần đáp ứng các yêu cầu về độ bền, chịu nhiệt, và chống mài mòn. Các mác thép như SKD61, SKD62 được sử dụng phổ biến do thành phần hóa học phù hợp với hợp kim nhôm silic. Phần ruột khuôn được làm từ thép SKD61, trong khi phần vỏ khuôn sử dụng thép C45 để giảm chi phí.
2.2. Quy trình công nghệ chế tạo khuôn
Quy trình chế tạo khuôn bắt đầu từ việc dựng bản vẽ chi tiết, lựa chọn vật liệu, và tính toán hệ thống rót. Sau đó, các chi tiết được gia công bằng máy CNC và lắp ráp hoàn chỉnh. Khuôn được đúc thử 20-40 sản phẩm để kiểm tra chất lượng và hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật. Cuối cùng, khuôn được nhiệt luyện và thấm Nitơ để tăng độ bền.
III. Cơ sở lý thuyết và tính toán thiết kế khuôn đúc áp lực
Cơ sở lý thuyết trong thiết kế khuôn đúc áp lực bao gồm việc tính toán hệ thống rót, tốc độ nạp, và tốc độ ép. Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm đúc. Kỹ thuật đúc áp lực cao đòi hỏi sự chính xác trong việc điều chỉnh các thông số kỹ thuật để đảm bảo quá trình điền đầy khuôn diễn ra hiệu quả.
3.1. Tính toán hệ thống rót và tốc độ nạp
Hệ thống rót đóng vai trò quan trọng trong việc điều hướng dòng kim loại lỏng vào khuôn. Tốc độ nạp và tốc độ ép được tính toán dựa trên phương trình dòng liên tục, đảm bảo quá trình điền đầy khuôn diễn ra đồng đều. Các thông số này phụ thuộc vào loại hợp kim và hình dáng của sản phẩm đúc.
3.2. Thiết kế hệ thống thoát hơi
Hệ thống thoát hơi giúp loại bỏ khí sinh ra trong quá trình đúc, ngăn ngừa các khuyết tật như rỗ xốp. Việc tính toán và thiết kế hệ thống thoát hơi cần đảm bảo sự cân bằng giữa áp lực và nhiệt độ trong khuôn, giúp sản phẩm đúc đạt chất lượng cao.
IV. Thực nghiệm và hiệu chỉnh khuôn đúc thân bơm BRA50
Quá trình thực nghiệm và hiệu chỉnh khuôn đúc thân bơm BRA50 được thực hiện trên máy đúc 420T. Các sản phẩm đúc được kiểm tra về kích thước, độ bóng bề mặt, và khả năng chịu áp lực. Kết quả cho thấy, khuôn đúc áp lực được thiết kế và chế tạo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định.
4.1. Đúc thử và kiểm tra chất lượng sản phẩm
Sau khi hoàn thiện khuôn, quá trình đúc thử được thực hiện để kiểm tra chất lượng sản phẩm. Các thông số như kích thước, độ bóng bề mặt, và khả năng chịu áp lực được đo đạc và đánh giá. Kết quả cho thấy sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo độ chính xác và độ bền.
4.2. Hiệu chỉnh khuôn và sản xuất hàng loạt
Dựa trên kết quả kiểm tra, các thông số khuôn được hiệu chỉnh để tối ưu hóa quá trình đúc. Sau khi hiệu chỉnh, khuôn được sử dụng để sản xuất hàng loạt, đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định và giảm thiểu các khuyết tật trong quá trình đúc.
