CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐÚC 1. Khái niệm về hệ thống đúc Hình 1: Hệ thống đúc Công nghệ đúc là quá trình chế tạo các sản phẩm bằng cách đổ chất liệu nóng chảy vào một khuôn đúc và cho phép nó nguội và cứng lại thành hình dạng mong muốn. Quá trình này bao gồm các bước sau: Chuẩn bị khuôn đúc: Khuôn đúc thường được làm từ kim loại, như thép, nhôm hoặc đồng, và nó có hình dạng phù hợp với sản phẩm cuối cùng. Khuôn có thể được làm bằng cách gia công hoặc chế tạo từ khuôn mẫu ban đầu.
Chuẩn bị chất liệu nóng chảy: Chất liệu đúc thông thường là kim loại, nhựa hoặc cao su. Chất liệu này được đun nóng đến nhiệt độ chảy để trở thành chất lỏng. Đổ chất liệu nóng chảy: Chất liệu nóng chảy được đổ từ ống thông qua hệ thống đúc vào khuôn đúc. Quá trình đổ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng lực ép hoặc trọng lực để đẩy chất liệu vào khuôn.
Làm nguội và cứng sản phẩm: Sau khi chất liệu đổ vào khuôn, nó được để nguội và cứng lại thành hình dạng mong muốn. Quá trình làm nguội có thể được gia tăng bằng cách sử dụng các hệ thống làm lạnh nhanh để giảm thời gian sản xuất. lOMoARcPSD|27827034 3 Tách sản phẩm: Khi chất liệu đã cứng lại, sản phẩm đúc được tách ra khỏi khuôn đúc. Đôi khi, việc tách sản phẩm khỏi khuôn có thể đòi hỏi việc tháo rời hoặc gia công bổ sung.
Công nghệ đúc cho phép sản xuất hàng loạt các sản phẩm có độ chính xác cao và hình dạng phức tạp, từ các chi tiết nhỏ như ốc vít đến các bộ phận lớn như khối động cơ. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không, điện tử, y tế và nhiều lĩnh vực khác. Ưu điểm và nhược điểm của đúc kim loại. Ứng dụng của hệ thống đúc - Hiệu suất kinh tế cao: Công nghệ đúc có thể áp dụng cho lô hàng sản phẩm lớn và quy trình đúc được tự động hóa, giúp tăng hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.
Sản xuất hàng loạt các sản phẩm giống nhau trong quá trình đúc có thể giảm thiểu công đoạn gia công và thời gian sản xuất so với các phương pháp khác. - Tính ứng dụng rộng: Công nghệ đúc được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm ô tô, hàng không, y tế, điện tử, công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác. Công nghệ đúc có khả năng sản xuất từ các linh kiện nhỏ cho đến các bộ phận lớn và phức tạp, đáp ứng nhu cầu đa dạng của các ứng dụng công nghiệp khác nhau. - Tiết kiệm thời gian: Công nghệ đúc giúp tiết kiệm thời gian sản xuất so với các phương pháp gia công truyền thống.
Quá trình đúc có thể tự động hóa và áp dụng cho lô hàng sản phẩm lớn, giảm thiểu thời gian và công sức lao động. Các quy trình đúc tiêu chuẩn đã được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao và tăng tốc quá trình sản xuất. Lịch sử hình thành và phát triển 3. Trên thế giới - Đúc áp lực là một ngành sản xuất phôi nhằm tạo ra các chi tiết có kích thước chính xác do những chuyển động của d òng lưu chất kim lọai lỏng dưới tác dụng của ngọai lực tạo nên dòng áp suất vào trong khuôn kim loại.
Đúc áp lưc là một nhánh của ngành đúc tồn tại rất lâu đời, các nhánh c òn lại là ngành Đúc trọng lực và đúc áp lực thấp. Có những bằng chứng khảo cổ học cho thấy rằng Đúc trong lực đã có thời thời kỳ Đồng Thiếc được người nguyên thủy dùng để đúc các dụng cụ lao động như : rìu, nỏ,…Ngày xưa tổ tiên chúng ta cũng đã thấy được những ưu điểm nhất định của đúc như : có thể sản xuất ra các sản phẩm với số l ượng lớn có cùng kiểu dáng. Và ngày nay phát huy những đặc tính ưu việt này để phát triển ngành Đúc lên thêm một bước, cụ thể là ngành Đúc áp lực. Cũng giống như các ngành kỹ thuật khác, người ta không biết chắc chắn thời gian xuất hiện của ngành Đúc áp lực vào thời gian cụ thể nào mà chỉ có thể ước lượng thời gian ra đời của nó vào khoảng đầu thế kỷ 19, mặc dù đã có một vài ý tưởng hình thành lOMoARcPSD|27827034 4 ngành đúc áp lực đã có từ sớm hơn nữa bởi vì nó có sự liên hệ với việc sản xuất máy in.
Máy Đúc áp lực đầu tiên Sturgiss được phát minh vào năm 1849 (hình 1), máy này có buồng nấu chảy kim loại được đặt phía dưới. Vào năm 1877, Dusenbery dựa trên nguyên lý của máy Sturiss để hình thành nên máy thế hệ mới có bổ sung thêm một pitông rỗng có gắn van một chiều cho phép kim loại lỏng có thể chảy từ khoang trên xuống khoang dưới. Đặc biệt kể từ năm 1904 ng ành Đúc áp lực thực sự - 2 - bắt đầu phát triển khi mà công ty H. Franklin bắt đầu cho xuất hiện những máy đúc áp lực có gắn các thiết bị tự động bắt đầu từ đây ngành Đúc áp lực đã chuyển sang một bước ngoặt mới cùng song hành tồn tại với ngành công nghiệp xe máy, xe hơi và ngành công nghiệp này đã trở thành khách hàng lớn của ngành Đúc áp lực.
Vào những thời gian đầu, người ta sử dụng hợp kim chì, thiếc để làm nguyên liệu cho Đúc áp lực bởi vì hợp kim này dễ dàng đúc ở nhiệt độ thấp, hơn nữa hợp kim này có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng chúng lại có nhược điểm là rất mềm và khả năng chịu kéo thấp. Ngày nay hai hợp kim này không còn được sử dụng trong ngành Đúc áp lực nữa. Để khắc phục nhược điểm của hợp kim trên thì vào năm 1906 người ta sử dụng hợp kim kẽm để thay thế. V ào năm 1914 cùng với sự phát triển của ngành sản xuất động cơ xe máy và ô tô người ta đã nghiên cứu và đưa vào sử dụng hợp kim nhôm do nó có những ưu điểm sau : có khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao, tính đúc tốt, khó kết tinh và là kim lọai tương đối nhẹ,… 3.
Tại Việt Nam Trong những năm gần đây công nghệ đúc áp lực cao tại Việt Nam đang dần cải thiện và khẳng định vai trò lớn trong các cơ sở sản xuất. Các sản phẩm của đúc áp lực ngày càng đa dạng như: nắp hông, tay biên… Nhưng nhìn chung công nghệ đúc áp lực ở các cơ sở sản xuất đều có hiệu quả l àm việc không cao thể hiện là lượng phế phẩm trong mỗi ca l àm việc khá lớn. Nguyên nhân chính của thực trạng này là: Chất lượng khuôn đúc và vật liệu kim loại đúc chưa đủ tốt, chưa ứng dụng CAE trong thiết kế khuôn. Phân loại hệ thống đúc 4.
Đúc trong khuôn cát tươi lOMoARcPSD|27827034 5 Hình 2: Đúc trong khuôn cát tươi Công nghệ đúc khuôn cát tươi (hay còn gọi là công nghệ đúc cát mẫu tươi) là một quá trình đúc sử dụng khuôn được làm từ cát tươi để tạo ra các sản phẩm kim loại. Nguyên tắc hoạt động: Quá trình đúc khuôn cát tươi bắt đầu bằng việc tạo ra một khuôn đúc từ cát tươi, được tạo hình theo thiết kế mong muốn của sản phẩm cuối cùng. Khuôn đúc thường được tạo bằng cách đặt một mẫu gốc của sản phẩm vào một khung chứa cát, sau đó cát được nén chặt xung quanh mẫu gốc để tạo ra khuôn đúc. Sau khi khuôn đúc đã được chuẩn bị, kim loại nóng chảy được đổ vào khuôn để tạo thành sản phẩm cuối cùng.
Ưu điểm: - Tính linh hoạt: Công nghệ đúc khuôn cát tươi cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dạng và kích thước phức tạp. Khuôn đúc có thể được thiết kế và điều chỉnh dễ dàng để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của sản phẩm. - Độ chính xác cao: Công nghệ này cho phép tạo ra các sản phẩm với độ chính xác cao trong việc tái tạo chi tiết và kích thước. Các bộ phận đúc có thể có độ bền và độ chính xác cần thiết để hoạt động trong các ứng dụng khác nhau.
- Khả năng tạo ra chi tiết lớn: Công nghệ đúc khuôn cát tươi cho phép tạo ra các sản phẩm có kích thước lớn và khối lượng nặng. Điều này rất hữu ích trong việc sản xuất các bộ phận và cấu trúc có kích thước lớn, ví dụ như khung sườn máy bay hay cột cầu. lOMoARcPSD|27827034 6 - Độ bền cao: Sản phẩm được đúc bằng công nghệ khuôn cát tươi thường có độ bền cao và khả năng chịu tải tốt. Kim loại đúc cung cấp sự ổn định và khả năng chịu được áp lực và tải trọng.
Nhược điểm: - Chi phí cao: Quá trình đúc khuôn cát tươi đòi hỏi việc chuẩn bị khuôn đúc và sử dụng một lượng lớn cát và các nguyên liệu khác. Do đó, công nghệ này có thể có chi phí cao hơn so với một số phương pháp đúc khác. - Thời gian và công sức: Quá trình chuẩn bị khuôn đúc và xử lý cát tươi đòi hỏi thời gian và công sức lớn. Việc tạo hình và chuẩn bị khuôn đúc cần thời gian và kỹ thuật chính xác để đảm bảo rằng khuôn đúc được hoàn thiện và sẵn sàng cho quá trình đổ kim loại.
Ngoài ra, việc xử lý cát tươi, bao gồm việc lấy mẫu, xử lý, nung chảy và tái sử dụng, cũng đòi hỏi công sức và quy trình phức tạp. - Mất mát vật liệu: Quá trình đúc khuôn cát tươi có thể gây mất mát vật liệu đáng kể. Cát tươi được sử dụng trong quá trình đúc không thể tái sử dụng hoàn toàn, do đó có thể gây ra lãng phí và tác động tiêu cực đến môi trường. - Giới hạn hình dạng sản phẩm: Công nghệ đúc khuôn cát tươi có giới hạn trong việc tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp và chi tiết nhỏ.
So với các phương pháp đúc khác như đúc chân không hay đúc áp lực cao, công nghệ đúc khuôn cát tươi có giới hạn về độ chính xác và khả năng tái tạo chi tiết nhỏ hơn. - Môi trường: Công nghệ đúc khuôn cát tươi có thể gây ra một số vấn đề môi trường. Việc sử dụng cát tươi và các nguyên liệu hóa học trong quá trình đúc có thể gây ra ô nhiễm môi trường và có tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. - Tuy có nhược điểm, công nghệ đúc khuôn cát tươi vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ vào khả năng tạo ra các sản phẩm có độ bền cao, chi tiết phức tạp và yêu cầu chịu tải cao.