Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chi tiết Piston CMD-62 là một bộ phận then chốt trong cụm động cơ của máy đào hào, phục vụ công tác tăng gia sản xuất và nhiệm vụ kỹ thuật của Bộ Tư Lệnh Công Binh. Cùng với xilanh và nắp máy, piston tham gia hình thành buồng đốt kín chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt về nhiệt độ và áp suất khí cháy. Trong thực tế sản xuất tại Việt Nam, phôi piston hợp kim nhôm trước đây chủ yếu được đúc trong khuôn cát hoặc sử dụng công nghệ ép chảy (đùn ép tạo phôi) kết hợp gia công cơ khí. Mặc dù công nghệ ép chảy cải thiện cơ tính sản phẩm so với đúc khuôn cát, quy trình này đòi hỏi nhiều nguyên công trung gian, tiêu hao lớn về trang thiết bị khuôn ép và chi phí sản xuất, dẫn đến hiệu quả kinh tế – kỹ thuật chưa đạt mức tối ưu.

Sự phát triển của công nghệ đúc áp lực cao buồng ép nguội nằm ngang mang lại giải pháp công nghệ vượt trội nhờ khả năng tự động hóa chu kỳ đúc, tạo ra chi tiết có độ bóng bề mặt, độ chính xác hình học cao, tổ chức kim loại xít chặt và năng suất đạt hàng nghìn sản phẩm mỗi ca làm việc. Mặc dù nhiều nhà máy trong nước đã đầu tư thiết bị đúc áp lực cao, việc tính toán thông số công nghệ, thiết kế kết cấu khuôn và ứng dụng các công cụ mô phỏng số vẫn còn hạn chế, dẫn đến việc vận hành thiết bị theo kinh nghiệm tương tự đúc áp lực truyền thống.

Đề tài đặt ra 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu tính toán các thông số công nghệ cho chi tiết đúc áp lực cao có sự trợ giúp của phần mềm chuyên ngành.
  2. Mô hình hóa 3D chi tiết Piston CMD-62 và kết cấu bộ khuôn bằng phần mềm SolidWorks.
  3. Mô phỏng quy trình gia công các thành phần khuôn bằng phần mềm Mastercam và Creo.
  4. Ứng dụng phần mềm ProCAST để mô phỏng trường dòng chảy kim loại lỏng qua cổng khuôn, điền đầy lòng khuôn, phân tích trường nhiệt độ, quá trình kết tinh và dự đoán khuyết tật co ngót.

Đối tượng nghiên cứu là bộ khuôn đúc áp lực 1 lòng khuôn phục vụ đúc chi tiết Piston CMD-62 (khối lượng 2,6 kg; vật liệu hợp kim nhôm ACD12/ADC12) và quy trình gia công cơ khí hoàn thiện sau đúc. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi thiết bị máy đúc áp lực buồng ép nguội nằm ngang lực kẹp 350 tấn (350T), hoàn thành tại Khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang vào tháng 7 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết thủy động lực học dòng chảy kim loại lỏng, cơ sở truyền nhiệt tiếp xúc và động học đông đặc trong đúc áp lực cao:

  • Nguyên lý chuyển động kim loại lỏng trong buồng ép: Phân tích 4 giai đoạn ép từ khi piston bịt kín lỗ rót, tăng tốc điền đầy buồng ép đạt vận tốc cực đại, nạp kim loại vào hệ thống rót/lòng khuôn có xuất hiện hiện tượng thủy kích, đến giai đoạn ép tĩnh cuối cùng với áp suất truyền đạt từ 50 đến 5000 kg/cm².
  • Phương trình thủy động lực học: Sử dụng phương trình bảo toàn khối lượng (liên tục) $f_n \cdot v_n = f_e \cdot v_e$, phương trình Bernoulli để xác định mối quan hệ giữa áp suất và vận tốc dòng chảy qua rãnh dẫn, kết hợp tiêu chuẩn Reynolds ($Re$) nhằm xác định vận tốc nạp tới hạn ($V_{th}$) duy trì chế độ chảy tầng, hạn chế dòng chảy rối và xói mòn lòng khuôn.
  • Truyền nhiệt và điều kiện đông đặc: Tính toán thời gian dẫn nhiệt quá nhiệt ($t_{qn}$) dựa trên nhiệt dung riêng ($C_1 = 0,26\text{ Kcal/kg}\cdot\text{độ}$), khối lượng riêng ($\gamma = 2,8 \cdot 10^3\text{ kg/m}^3$), nửa chiều dày vật đúc ($R = 17\text{ mm}$), hệ số truyền nhiệt tiếp xúc khuôn – vật đúc ($\alpha = 17,45\text{ W/m}^2\cdot\text{độ}$) và nhiệt độ rót ($700^\circ\text{C}$) nhằm đảm bảo kim loại điền đầy hoàn toàn trước khi bắt đầu kết tinh ($t_{qn} > t_p$).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp tính toán giải tích: Áp dụng hệ thống công thức lý thuyết đúc áp lực để xác định kích thước rãnh dẫn, tiết diện cổng phun, thể tích rãnh rửa, khe thoát khí, lực kẹp khuôn chống thủy kích, lực tách khuôn và hành trình tiệm cận chậm của piston.
  • Phương pháp thiết kế CAD/CAM: Thiết lập mô hình 3D chi tiết Piston CMD-62 trên SolidWorks 2016; sử dụng mô-đun Cast Cavity trên Creo để phân tích mặt phân khuôn, tách insert đực/cái; lập trình mô phỏng đường chạy dao gia công vỏ khuôn và insert trên Mastercam và Creo.
  • Phương pháp mô phỏng số CAE (Computer-Aided Engineering): Sử dụng phần mềm ProCAST mô phỏng số 3D quá trình điền đầy kim loại lỏng, phân bố vận tốc, áp suất dòng chảy, quá trình đẩy khí trong hốc khuôn, trường nhiệt độ kết tinh và xác định chỉ số Niyama dự đoán vị trí rỗ co ngót.

Nguồn dữ liệu và vật liệu nghiên cứu

  • Vật liệu chi tiết: Hợp kim nhôm đúc Silumin phức tạp ACD12 (tương đương ADC12 theo tiêu chuẩn JIS) có thành phần hóa học: Si 12%, Cu 3,5%, Fe 0,9%, Zn 1%, Mg 0,3%, Mn 0,5%, Ni 0,5%, Sn 0,3%; khối lượng riêng 3200 kg/m³, nhiệt dung riêng 910 J/kg·K, hệ số dẫn nhiệt 1404 W/m·K, enthalpy 2000 J/kg, mô đun đàn hồi 6900 kg/mm².
  • Vật liệu làm khuôn: Thép hợp kim làm khuôn nóng DAC (tương đương thép SKD61) nhiệt luyện đạt độ cứng 43 – 46 HRC, bề mặt làm việc được thấm Nitơ nâng độ cứng lên 68 – 70 HRC nhằm tăng khả năng chịu mỏi nhiệt và chống mài mòn.
Đặc tính vật liệu Hợp kim nhôm chi tiết (ACD12) Thép chế tạo khuôn (DAC / SKD61)
Thành phần chính Al - 12%Si - 3,5%Cu - 0,9%Fe Thép hợp kim Cr-Mo-V chịu nhiệt
Khối lượng riêng / Mật độ 3200 kg/m³ Thép kết cấu khuôn tiêu chuẩn
Độ cứng sau nhiệt luyện Không nhiệt luyện sau đúc 43 – 46 HRC (lõi khuôn)
Xử lý bề mặt tiếp xúc Không xử lý Thấm Nitơ đạt độ cứng 68 – 70 HRC
Nhiệt độ rót / Vận hành 700°C (nhiệt độ rót lỏng) Gia nhiệt trước khi đúc

Thiết kế và triển khai công nghệ

Hệ thống khuôn đúc áp lực Piston CMD-62 được thiết kế đồng bộ cho máy đúc 350 tấn buồng ép nguội nằm ngang với kết cấu và thông số điều khiển xác lập:

[Máy đúc 350T / Buồng ép D75mm] 
[Lòng khuôn Piston CMD-62 & Rãnh rửa / Thoát khí]
  1. Kết cấu bộ khuôn: Gồm vỏ khuôn đực, vỏ khuôn cái, insert lõi đực, insert lõi cái, hệ thống tấm đẩy, tấm giữ, chốt đẩy, chốt hồi, gối đỡ chính/phụ, chốt dẫn hướng và bạc dẫn hướng.
  2. Hệ thống dẫn kim loại và thoát khí: Rãnh dẫn bố trí tiếp tuyến tránh hướng xối vuông góc trực tiếp vào thành lòng khuôn; cổng phun thiết kế đảm bảo vận tốc nạp đạt $105\text{ m/s}$; rãnh rửa chung và rãnh rửa cục bộ có khe nối dày $0,7 - 0,8\delta$ (loại trừ bọt khí) kết hợp kênh thoát khí mặt phân khuôn dày $0,10 - 0,20\text{ mm}$.
  3. Hệ thống làm nguội: Bố trí mạng lưới kênh nguội nối tiếp và song song quanh lòng khuôn, đi qua các vùng tập trung nhiệt ở lõi khuôn đực, lõi khuôn cái, tích hợp nút đổi dòng chất lỏng để cân bằng trường nhiệt.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công nghệ đúc áp lực

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở thiết bị và đặc điểm công nghệ đúc áp lực:

  • Trình bày sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy đúc áp lực buồng ép nguội nằm ngang và phân tích sự biến thiên áp lực, vận tốc piston ép qua 4 giai đoạn làm việc.
  • Đánh giá ưu điểm (năng suất 1000 – 3600 lần ép/giờ, đúc thành mỏng $< 1\text{ mm}$, độ bóng cao, khuôn dùng nhiều lần) và nhược điểm (chi phí khuôn cao, kích thước vật đúc bị hạn chế, nguy cơ rỗ khí).
  • Khảo sát các cụm cơ cấu chính: Buồng ép, bộ khuếch đại áp suất sử dụng bình tích áp khí Nitơ, cơ cấu kẹp khuôn dạng khuỷu, hệ thống chốt đẩy cơ khí.
  • Tổng hợp và phân tích nguyên nhân, giải pháp khắc phục cho 9 dạng khuyết tật điển hình: Rót thiếu, nếp xếp chồng, đường chảy, lỗ xốp co, vết nứt do cơ học/nhiệt, khuyết tật dộp bề mặt, mài mòn ma sát do thiếu góc nghiêng thoát khuôn, rạn nứt do mỏi nhiệt, rỗ xốp do hấp thụ khí và hiện tượng bám dính khuôn.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết đúc áp lực hợp kim nhôm

Chương 2 thiết lập các mô hình toán học và công thức tính toán công nghệ:

  • Phân tích nhiệt động học của hợp kim nhôm hệ Al-Si (Silumin), tập trung vào các đặc tính của mác ACD12 (tỷ lệ pha, mật độ khối, enthalpy, hệ số dẫn nhiệt theo nhiệt độ).
  • Xây dựng nguyên tắc thiết kế hệ thống rót: Tính toán diện tích mặt cắt rãnh dẫn, bố trí cửa phun theo hình dạng vật đúc, xác định kích thước rãnh rửa cục bộ ($0,05 - 0,2$ thể tích vật đúc) và rãnh rửa chung ($0,2 - 0,4$ thể tích vật đúc).
  • Tính toán thông số động học: Xác định vận tốc phun cổng vào hợp lý cho hợp kim nhôm trong khoảng $35 - 105\text{ m/s}$, lựa chọn $v_p = 105\text{ m/s}$; tính toán thời gian dẫn nhiệt quá nhiệt đạt $t_{qn} = 0,56\text{ s}$, đối chiếu với thời gian bắn ép tính toán $t_p = 0,45\text{ s}$ khẳng định kim loại điền đầy hoàn toàn ở trạng thái lỏng.
  • Thiết lập công thức xác định lực khóa khuôn tĩnh, lực tách khuôn (hệ số ma sát $f = 0,35$, diện tích tiếp xúc ruột $F = 1280\text{ cm}^2$), áp suất thủy động và vận tốc tới hạn tránh chảy rối theo tiêu chuẩn Reynolds.

Chương 3: Thiết kế khuôn đúc áp lực Piston CMD62

Chương 3 trình bày chi tiết quá trình tính toán kết cấu bộ khuôn cho chi tiết Piston máy đào hào CMD-62:

  • Xác lập các yêu cầu kỹ thuật: Piston nặng 2,6 kg, vật liệu ADC12; dung sai đường kính lỗ chốt $0,01 - 0,015\text{ mm}$, độ côn/độ ôvan lỗ $\le 0,005\text{ mm}$, độ nhám bề mặt lỗ $Ra = 0,63\text{ }\mu\text{m}$, độ vuông góc tâm lỗ chốt và tâm piston $\le 0,02\text{ mm}$, độ lệch tâm $\le 0,1\text{ mm}$, tiết diện thân piston có biên dạng hình ôvan, sản phẩm sau đúc không qua nhiệt luyện.
  • Lựa chọn thiết bị và thông số ép: Máy đúc 350T, đường kính buồng ép $75\text{ mm}$, tổng chiều dài xilanh $450\text{ mm}$, áp lực làm việc 350 bar. Khối lượng nhôm rót vào buồng ép (rót nửa buồng) ứng với vật đúc $2,6\text{ kg}$ và hệ thống rót $0,1\text{ kg}$ (tổng $2,7\text{ kg}$).
  • Tính toán chế độ bắn: Thời gian phun $32\text{ ms}$; vị trí bắt đầu tăng áp 60% tại $270\text{ mm}$, kết thúc tăng áp 80% tại $360\text{ mm}$; tốc độ phun vào rãnh dẫn đạt $2,8\text{ m/s}$; hành trình tiệm cận chậm (phun chậm để thoát khí) là $284\text{ mm}$ ($450 - 166\text{ mm}$).
  • Thiết kế kết cấu chi tiết: Bố trí 1 lòng khuôn; thiết lập mặt phân khuôn giữ sản phẩm ở nửa khuôn đực; thiết kế lõi đực, lõi cái, vỏ khuôn đực/cái, gối đỡ, chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng và hệ thống làm nguội cân bằng nhiệt.
  • Tách khuôn trên Creo (Cast Cavity) và mô phỏng CAE trên ProCAST: Đánh giá quá trình điền đầy hốc khuôn, vận tốc, áp suất dòng chảy, phân bố nhiệt độ, khả năng thoát khí và dự đoán vị trí co ngót thông qua chỉ số Niyama.
Thông số công nghệ Giá trị thiết kế / Tính toán Đơn vị
Lực kẹp máy đúc lựa chọn 350 Tấn
Áp lực làm việc thiết bị 350 bar
Đường kính piston ép buồng nguội 75 mm
Đường kính piston thủy lực chính 155 mm
Tổng chiều dài xilanh buồng ép 450 mm
Chiều dài giai đoạn tiệm cận chậm 284 mm
Vị trí bắt đầu tăng áp 60% 270 mm
Vị trí kết thúc tăng áp 80% 360 mm
Vận tốc dòng chảy tại rãnh dẫn 2,8 m/s
Vận tốc nạp tại cổng phun ($v_p$) 105 m/s
Thời gian bắn ép ($t_p$) 0,45 giây
Thời gian dẫn nhiệt quá nhiệt ($t_{qn}$) 0,56 giây
Khối lượng chi tiết Piston 2,6 kg
Khối lượng hệ thống rót, đậu ngót 0,1 kg

Chương 4: Quá trình gia công, cắt gọt

Chương 4 xây dựng quy trình gia công chế tạo khuôn và quy trình công nghệ gia công cơ khí hoàn thiện chi tiết Piston sau khi đúc:

  • Gia công các thành phần khuôn: Lập trình mô phỏng gia công trên phần mềm Mastercam và Creo cho vỏ khuôn đực, vỏ khuôn cái, insert đực, insert cái và các nguyên công lắp ghép insert vào vỏ khuôn.
  • Quy trình gia công cắt gọt chi tiết Piston sau đúc: Gồm 9 nguyên công liên tục:
    1. Nguyên công 1: Tiện vát mép lỗ $\varnothing 20,1 \times 4^\circ$.
    2. Nguyên công 2: Tiện thô các rãnh vòng găng (xéc-măng).
    3. Nguyên công 3: Tiện tinh rãnh vòng găng.
    4. Nguyên công 4: Phay tinh lỗ ắc (lỗ chốt piston).
    5. Nguyên công 5: Phay rãnh gài phe lỗ ắc.
    6. Nguyên công 6: Tiện biên dạng ngoài hình ôvan của thân piston.
    7. Nguyên công 7: Khoan các lỗ dẫn dầu bôi trơn.
    8. Nguyên công 8: Kiểm tra tổng thành kích thước, độ đảo, độ nhám và độ vuông góc.
    9. Nguyên công 9: Lắp ráp thử nghiệm vào cụm xilanh động cơ.

Chương 5: Kết quả và đề xuất

  • Đánh giá mức độ phù hợp giữa kết quả tính toán giải tích lý thuyết và kết quả mô phỏng số ProCAST trên các thông số điền đầy, trường nhiệt và độ co ngót.
  • Đề xuất các phương án tối ưu hóa chế độ bôi trơn khuôn, kiểm soát chu kỳ làm nguội nhằm nâng cao độ bền của thép DAC/SKD61 trong điều kiện sản xuất công nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác lập đầy đủ hệ thống thông số công nghệ đúc áp lực cao cho chi tiết Piston CMD-62 trên máy đúc 350T: Hành trình tiệm cận chậm $284\text{ mm}$, vận tốc rãnh dẫn $2,8\text{ m/s}$, vận tốc cổng phun $105\text{ m/s}$, thời gian phun $32\text{ ms}$.
  • Chứng minh bằng tính toán nhiệt động điều kiện điền đầy lỏng hoàn toàn: Thời gian dẫn nhiệt quá nhiệt $t_{qn} = 0,56\text{ s}$ lớn hơn thời gian bắn ép $t_p = 0,45\text{ s}$, ngăn ngừa hiện tượng đông đặc sớm gây rỗ ngót cục bộ.
  • Thiết kế hoàn chỉnh kết cấu bộ khuôn 1 lòng khuôn trên SolidWorks và Creo (Cast Cavity), tích hợp hệ thống kênh làm nguội đồng đều, rãnh rửa khử khí và hệ thống chốt đẩy đảm bảo chi tiết bám trên nửa khuôn đực khi mở khuôn.
  • Ứng dụng ProCAST mô phỏng kiểm chứng trường vận tốc, áp suất, nhiệt độ điền đầy, quá trình thoát khí và hệ số Niyama để kiểm soát khuyết tật rỗ co ngót.
  • Xây dựng quy trình 9 nguyên công gia công cơ khí chính xác sau đúc để đạt các yêu cầu kỹ thuật khắt khe về độ ôvan thân piston, độ nhám $Ra = 0,63\text{ }\mu\text{m}$ và dung sai lỗ ắc $\le 0,015\text{ mm}$.

Giải pháp và đề xuất kỹ thuật của tác giả

  • Chuyển đổi phương thức tạo phôi Piston từ công nghệ ép chảy nhiều nguyên công sang đúc áp lực cao buồng ép nguội nằm ngang nhằm rút ngắn quy trình chế tạo phôi và nâng cao năng suất.
  • Sử dụng thép DAC (SKD61) nhiệt luyện đạt $43 - 46\text{ HRC}$ kết hợp thấm Nitơ bề mặt đạt $68 - 70\text{ HRC}$ để kéo dài tuổi thọ khuôn làm việc trong môi trường chịu va đập nhiệt của nhôm lỏng $700^\circ\text{C}$.
  • Ứng dụng chuỗi công cụ CAD/CAM/CAE (SolidWorks, Creo, Mastercam, ProCAST) vào quy trình thiết kế và chế tạo khuôn nhằm hạn chế sai sót trước khi gia công thực tế.

Đóng góp về mặt phương pháp

Đồ án đã chuẩn hóa phương pháp luận tính toán các thông số công nghệ đúc áp lực cao buồng ép nguội nằm ngang cho chi tiết dạng piston có thành dày không đều và hình học phức tạp, kết hợp chặt chẽ giữa công thức giải tích kinh điển và mô phỏng số trường nhiệt – dòng chảy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các kết quả của đồ án dừng lại ở mức độ tính toán lý thuyết, thiết kế mô hình 3D và mô phỏng số trên các phần mềm CAD/CAM/CAE chuyên dụng; chưa có điều kiện chế tạo thực tế bộ khuôn và tiến hành đúc thử nghiệm trên máy đúc 350T để đo đạc cơ tính thực tế của phôi đúc.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Chế tạo thực tế bộ khuôn đúc bằng thép SKD61/DAC đã qua thấm Nitơ và tiến hành thử nghiệm đúc trên máy 350T.
    • Kiểm tra thực nghiệm các khuyết tật rỗ khí bên trong bằng phương pháp chụp X-quang hoặc soi tổ chức kim loại học để đối chiếu với kết quả phân tích hệ số Niyama từ ProCAST.
    • Tối ưu hóa chu trình làm nguội tự động và định lượng tuổi thọ khuôn qua chu kỳ đúc liên tục.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy, Công nghệ Vật liệu và Kỹ thuật Khuôn mẫu:

  • Phần tính toán công nghệ (Chương 2 & Chương 3): Cung cấp tài liệu mẫu về trình tự xác định vận tốc nạp, hành trình tiệm cận chậm, tỷ lệ điền đầy, lực khóa khuôn và kiểm tra điều kiện đông đặc quá nhiệt.
  • Phần mô phỏng số ProCAST: Minh họa phương pháp thiết lập điều kiện biên, giải bài toán thủy động lực học kết hợp truyền nhiệt trong đúc áp lực hợp kim nhôm.
  • Phần quy trình gia công (Chương 4): Đưa ra tiến trình 9 nguyên công công nghệ gia công cắt gọt hoàn thiện chi tiết Piston có yêu cầu hình học đặc biệt (tiện biên dạng thân ôvan, phay rãnh phe lỗ ắc).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chi tiết Piston CMD-62 lại chọn phương pháp đúc áp lực cao thay vì công nghệ ép chảy hay đúc khuôn cát?
Công nghệ ép chảy đòi hỏi qua nhiều nguyên công trung gian, chi phí khuôn ép lớn và năng suất bị hạn chế, trong khi đúc khuôn cát không đáp ứng được độ bóng bề mặt và độ xít chặt tổ chức kim loại. Đúc áp lực cao buồng ép nguội giúp đúc được chi tiết có hình dạng phức tạp, thành mỏng, độ bóng cao, tổ chức hạt nhỏ mịn, giảm khối lượng gia công cắt gọt và đạt năng suất hàng nghìn sản phẩm/giờ.

2. Làm thế nào để chứng minh kim loại lỏng không bị đông đặc sớm trong quá trình điền đầy hốc khuôn?
Tác giả đã tính toán thời gian dẫn nhiệt quá nhiệt của nhôm lỏng ACD12 ở nhiệt độ rót $700^\circ\text{C}$ đạt $t_{qn} = 0,56\text{ s}$. Giá trị này lớn hơn thời gian bắn ép tính toán $t_p = 0,45\text{ s}$ (thời gian phun thực tế tại cổng là $32\text{ ms}$), đảm bảo toàn bộ thể tích hợp kim nhôm điền đầy hết lòng khuôn khi vẫn ở trạng thái hoàn toàn lỏng.

3. Tại sao trong hành trình bắn của piston lại phải chia thành giai đoạn tiệm cận chậm dài 284 mm?
Tiệm cận chậm là chuyển động vận tốc thấp ban đầu của piston ép ($284\text{ mm}$ trong tổng chiều dài xilanh $450\text{ mm}$) trước khi tăng áp. Giai đoạn này nhằm dồn kim loại lỏng và đẩy toàn bộ lượng khí tồn tại trong buồng ép thoát ra ngoài, tránh hình thành dòng chảy rối cuốn bọt khí vào lòng khuôn gây ra khuyết tật rỗ khí và xốp co trong vật đúc.

4. Yêu cầu kỹ thuật then chốt của chi tiết Piston CMD-62 sau khi gia công hoàn thiện là gì?
Chi tiết có khối lượng $2,6\text{ kg}$, vật liệu nhôm ADC12. Các yêu cầu khắt khe bao gồm: Sai số đường kính lỗ chốt không quá $0,01 - 0,015\text{ mm}$, độ côn và ôvan lỗ chốt $\le 0,005\text{ mm}$, độ nhám bề mặt lỗ $Ra = 0,63\text{ }\mu\text{m}$, độ vuông góc giữa tâm lỗ chốt và tâm piston $\le 0,02\text{ mm}$, độ lệch tâm $\le 0,1\text{ mm}$, mặt cắt ngang thân piston có biên dạng hình ôvan và sản phẩm không qua nhiệt luyện sau đúc.

5. Vật liệu chế tạo khuôn và chế độ xử lý bề mặt được quy định như thế nào?
Khuôn được chế tạo bằng thép hợp kim DAC (tương đương SKD61) nhiệt luyện đạt độ cứng $43 - 46\text{ HRC}$. Các bề mặt làm việc tiếp xúc trực tiếp với dòng chảy kim loại lỏng được thấm Nitơ để gia tăng độ cứng bề mặt lên $68 - 70\text{ HRC}$, giúp khuôn chống mài mòn, hạn chế hiện tượng bám dính và chịu được ứng suất mỏi nhiệt trong chu kỳ làm việc liên tục.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Dương Hiển Sinh (Trường Đại học Nha Trang, 2018) đã giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế kỹ thuật bộ khuôn đúc áp lực cao buồng ép nguội nằm ngang cho chi tiết Piston CMD-62 làm bằng hợp kim nhôm ACD12. Tác giả đã kết hợp phương pháp tính toán thủy động lực học, nhiệt động học với các công cụ mô hình hóa 3D SolidWorks, tách khuôn Creo, mô phỏng số ProCAST và lập trình gia công CAM. Công trình cung cấp hệ thống thông số công nghệ ép, kết cấu khuôn chi tiết và quy trình 9 nguyên công gia công cơ khí hoàn thiện, đóng vai trò tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo chuyên môn cao trong ngành công nghệ chế tạo khuôn mẫu kim loại.