I.NGHIÊN CỨU BẢN VẼ CHI TIẾT ĐÚC:
1.Bản vẽ chi tiết:
-Bản vẽ 2D


-Bản vẽ 3D

2.Điều kiện làm việc của chi tiết:
Chi tiết là tấm ghi trong máy nghiền xi măng chịu mài mòn dưới áp lực cao và tải
trọng va đập,làm việc ở nhiệt độ tương đối cao.
3.Đặc điểm của hợp kim đúc:
-Hợp kim đúc có mác 110Mn13 với thành phần các nguyên tố như sau:
(chưa có)

-Nhiệt độ nóng chảy:(chưa có)
-Đây là mác thép thuộc nhóm thép và hợp kim đặc biệt,là thép Mangan cao hay
còn gọi là thép Hadfield
-Tổ chức tế vi : ôstenit, độ cứng thấp, 200HB


-Cơ chế hóa bền : khi làm việc bị ma sát dưới áp lực lớn và chịu tải trọng va đập,
lớp bề mặt thép bị biến dạng dẻo, xảy ra hai quá trình sau :
+ Hóa bền biến cứng do biến dạng nguội
+Chuyển biến máctenxit , do ôstenit chứa C cao nên mactenxit biến dạng có độ
cứng rất cao, 600HB, trong khi lõi thì vẫn có độ dẻo dai cao.
Khi làm việc, lớp bề mặt biến cứng bị mài mòn và liên tục được tạo thành dưới tác
động của tải trọng, vì vậy, nó tốt hơn là hóa nhiệt luyện.
-Độ co dài lớn (2,5-2,8%) do đó cần lượng trừ co ở mẫu nhiều hơn thép thường.
Đặc biệt sau khi đúc phải tôi để tạo tổ chức hoàn toàn ostenit và sản phẩm sau khi
đúc không thể gia công được do đó đỏi hỏi phải đúc chính xác.
II.LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP ĐÚC:

-Sản lượng đúc:200 cái
-Yêu cầu về độ chính xác cao do không thể gia công được,chất lượng bề mặt
không yêu cầu cao,chất lượng vật đúc cao
-Có hình dạng phức tạp nên không thể đúc trong khuôn kim loại được vì không thể
lấy sản phẩm được,chiều dày vật đúc khá lớn,kích thước tương đối lớn,khối
lượng(chưa có)
-Hợp kim đúc:thép mangan cao 110Mn13
Do các đặc điểm trên ta lựa chọn phương pháp đúc trong khuôn cát sét,làm khuôn
khô,làm khuôn tay,dùng mẫu.


III.PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ VẬT ĐÚC TRONG KHUÔN:
Bố trí vật đúc trong khuôn đòi hỏi sao cho có thể dể lấy sản phẩm sau đúc ,dễ dàng
cho quá trình làm khuôn,tiết kiệm chi phí,quan trọng hơn hết là phải đảm bảo chất
lượng vật đúc tránh các khuyết tật.Bố trí vật đúc trong khuôn đòi hỏi tuân thủ các
nguyên tắc cơ bản sau:
 Bề mặt nào quan trọng hơn nên đặt dưới của khuôn
 Tạo mọi điều kiện để các khuyết tật nằm ở những phần có thể cắt bỏ đi được
 Vị trí vật đúc phải đảm bảo ít tốn kém nhất về vật liệu lao động về mẫu và
hòm khuôn
 Vị trí trong khuôn rót phải bố trí sao cho dễ đặt ruột và đảm bảo sao cho ruột
chắc chắn trong suốt quá trình đúc
 Ngoài ra còn một số nguyên tắc khác.

Có 4 phương án bố trí vật đúc trong khuôn như sau:


-Phương án 1:Vật đúc lật lên

Ưu điểm:

Nhược điểm:Phần lớn khối lượng nằm hòm khuôn trên,ụ cát nằm ở cả hai hòm
khuôn

-Phương án 2:Vật đúc úp xuống


Ưu điểm: Phần lớn khối lượng nằm hòm khuôn dưới tốt hơn so với phương án 1
Nhược điểm: Ụ cát nằm ở cả hai hòm khuôn


-Phương án 3:Phần đa số vật đúc nằm hòm khuôn dưới

Ưu điểm :Làm khuôn đơn giản hơn,ụ cát nằm ở hòm khuôn dưới,phần lớn vật đúc
nằm ở hòm khuôn dưới.
Nhược điểm:phải tạo biên dạng vật đúc nhỏ(tuy nhiên không đáng kể)


-Phương án 4:Làm khuôn bằng hòm khuôn chồng với 3 hòm khuôn

Ưu điểm :Không đặt ruột ngoài hay gia công lỗ
Nhược điểm:Làm khuôn phức tạp,thiết kế và chế tạo thêm hòm khuôn


Với phương án 1,2 và 3 ta phải tạo 2 lỗ cho chi tiết bằng một trong hai cách sau:
-Cách 1: Dùng ruột ngoài đặt bên cạnh để tạo lỗ
-Cách 2:Dùng mũi khoan kim cương hoặc ceramic

Mũi khoan kim cương (hay gọi tắt là PCD) được làm từ loại vật liệu có sẵn nhưng
đắt nhất trên thị trường. Mũi khoan kim cương không hoạt động giống bất kì loại
nào khác. Nó nghiền nhỏ các tinh thể vật chất khác thay vì cắt vào bề mặt chúng.

PCD thường được dùng để khoan những bề mặt cực kì cứng bao gồm đá granit, sứ,
đá cẩm thạch, thủy tinh và kim loại nặng,các hợp kim đặc biệt
Mũi khoan này có giá từ khoản 4 đến 15 đô la Mỹ tùy thuộc vào các yều tố như:số
lượng đặt mua,nhà sản xuất đặc biệt là kích thước và vật liệu phủ lên.Các công ty
cung cấp mặt hàng này hiện nay là chủ yếu là các doanh nghiệp Trung Quốc và
Châu Âu
So sánh giữa các phương án vị trí vật đúc trong khuôn ta chọn phương án 3 và tạo
lỗ bằng cách đặt ruột ngoài bên cạnh,phương án này có phần lớn khối lượng vật
đúc nằm ở hòm khuôn dưới ,ụ cát nằm hòm khuôn dưới chọn việc tạo lỗ bằng cách
đặt ruột ngoài tiết kiệm chi phí sản xuất.


IV.SỐ LƯỢNG VẬT ĐÚC TRONG KHUÔN THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG
RÓT ĐẬU NGÓT VẬT LÀM NGUỘI:
1.SỐ LƯỢNG VẬT ĐÚC TRONG KHUÔN:
Do vật đúc có kích thước khá lớn nên ta chỉ bố trí 1 vật đúc trên 1 khuôn

2.THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG RÓT,ĐẪU NGÓT:
-Do hợp kim đúc 110Mn13 có độ co dài lớn nên ta phải bố trí hai đậu ngót

-Hai đậu ngót đặt tại hai nút nhiệt lớn nhất để vô hiệu hóa nút nhiệt đảm bảo cho
việc đông đặc có hướng,rót trực tiếp vào nút nhiệt trái.


V.TÍNH TOÁN LƯỢNG DƯ CHO VẬT ĐÚC:
-Lượng dư gia công: vật đúc không gia công nên không có không có lượng dư gia
công
-Lượng dư bù co:Vật liệu thép Mangan cao 110Mn13 có co dài từ 2,3 đến 2,8%
tùy mức cản co.


-Lượng dư công nghệ:


VI.THIẾT KẾ RUỘT:
1.Yêu cầu đối với ruột:
-Hình dáng của ruột về cơ bản phải tương ứng với hinh dáng của phần rỗng trong
vật đúc
-Ruột phải phù hợp không gây biến dạng khuôn
-Ruột phải đảm bảo vững chắc không gãy đỗ
-Ruột phải đơn giản và dễ làm nhất có thể
-Ruột phải đảm bảo độ thông khí,độ bền,chịu nhiệt
-Ruột phải tối ưu nhằm tăng chỉ tiêu kinh tế
2.Phương án chế tạo ruột cho vật đúc:
Dựa theo phương án mặt phân khuôn và số lượng vật đúc trong khuôn ta bố trí ruột
như sau:

Bản vẽ 2D đặt ruột


Bản vẽ 3D đặt ruột
-Bao gồm 2 ruột ngoài và 1 ruột thẳng
+Bố trí ruột nằm ngang và cần bố trí đầu gác ruột vững chắc, không bị biến
dạng hoặc xê dịch trong khuôn dưới tác dụng của trong lực cũng như áp suất của
kim loại lỏng
+Phải giữ sao cho đầu gác ruột nằm đúng vị trí trong ổ gác
+Ruột ngoài dạng nguyên khối,2 ruột ngoài có kích thước như nhau từ 1 hộp
ruột
+Ruột thẳng phải chia làm hai phần một nữa nằm ở hòm khuôn dưới và một nửa
nằm ở hòm khuôn trên,hai phần này giống nhau nên được chế tạo từ 1 hộp ruột.
+Ruột được làm bằng cát nhựa làm ruột trên máy và ruột được sấy kĩ.



a)Thiết kế ruột dài:

-Cấu tạo của ruột :ruột được chia làm hai phần như trên,phần trên nằm khuôn trên
và phần dưới nằm khuôn dưới đồng thời mặt phân khuôn trùng với mặt phân ruột.
-Đặt ruột vào khuôn:Ruột được đặt nằm ngang và gác một đầu
-Hình dáng và kích thước của đầu gác ruột ,khe hở giữa đầu gác và ổ gác:
+Kích thước trung bình mặt cắt ngang:286mm
+Kích thước của đầu gác ruột nằm ngang ở mẫu và hộp ruột bằng gỗ(bảng 28
sách Thiết kế đúc):
 Chiều dài đầu gác:120mm
 Khe hở giửa đầu gác và ổ gác ở một phía(khuôn khô):Phần dưới của
khuôn là 1,5mm,phần trên của khuôn là 1,5mm
 Bán kính lượn ở chân đầu gác:8mm
 Độ xiên của đầu gác :70
+Chiều cao của đầu gác h: 72mm
+ Độ nghiêng của đầu gác ruột ở mẫu gỗ(bảng 32 sách Thiết kế đúc):
 α =60
 α1 =10
 β =80


+ Khe hở giữa đầu gác ruột và ổ gác ruột(bảng 33 sách Thiết kế đúc):
 S1=1mm
 S2=0,15
 S3=2,0-5,0(chọn 4,0)


b)Thiết kế ruột ngoài:


-Đặt ruột vào khuôn:Ruột được đặt nằm ngang và gác một đầu
-Chiều dày đáy dưới 4mm
-Chiều dày đáy trên 5mm
-Ruột phải đảm bảo đứng vững do đó ruột hơi xiên để cân bằng làm cho trọng tâm
hướng về phía sau để không ngã

VI.THIẾT KẾ SƠ BỘ KÍCH THƯỚC HÒM KHUÔN:


1.Số chi tiết trên 1 hòm khuôn:1 chi tiết
2.Cách bố trí chi tiết trong hòm khuôn:
-Chi tiết có khối lượng 245Kg,Tra bảng 68 sách Thiết kế đúc ta được:
+ Khoảng cách giữa mặt trên vật đúc và mặt trên của khuôn là 120mm
+ Khoảng cách giữa mặt dưới vật đúc và mặt dưới của khuôn là 120mm
+ Khoảng cách giữa mặt bên của vật đúc và thành hòm là 70mm
+Khoảng cách giữa vật đúc và rãnh lọc xỉ là 70mm
+Khoảng cách giữa ống rốt và thành hòm 80mm
-Kích thước hòm khuôn: : chiều dài 610mm, chiều rộng 1047mm, chiều cao là
470mm


VII.THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT:
1.Lựa chọn hệ thống rót:
-Chọn hệ thống rót dẫn tiếp tuyến 1 ống rót

-Rót vào từ bên hông,rảnh dẫn vào đậu ngót


-Ưu và khuyết điểm của cách lựa chọn hệ thống rót:

+Ưu điểm:vô hiệu hóa được nút nhiệt,kim loại bù co vào nút nhiệt tránh khuyết
tật,dễ làm hệ thống rót .
+Nhược điểm:kim loại lỏng khi mới rót vào khuôn dễ phun bắn do rơi từ trên
xuống và khối lượng hệ thống rót lớn.
2.Tính toán hệ thống rót:
a)Thời gian rót hợp lý:
t=s
Trong đó : g – là chiều dày trung bình thành vật đúc (mm)
G – khối lượng vật đúc cộng HTR (kg)
s – là hệ số đối với vật đúc bằng thép
- Chi tiết đang thiết kế đúc có bề dày không đồng đều nên ta tính bề dày trung
bình của vật đúc như sau
g = =49.11(mm)
-Tra cứu bảng 34 sách Thiết kế đúc ta có:s=1,5


-Cho khối lượng của HTR bằng 60% khối lượng vật đúc,ta có:
G=245+0,6×245=392(Kg)
Vậy thời gian rót hợp lý là:t= 1,5 x = 40,2(s)
b) Tốc độ dâng kim loại (kiểm tra lại thời gian rót hợp lý):
V=

= = 0,572 cm/s

Trong đó : C – chiều cao vật đúc (cm)
t – thời gian rót (s)
- Trị số V bé nhất cho phép của vật đúc bằng thép, chiều dày thành vật đúc là
549,11mm là 0,8. Do đó thời gian rót hợp lý chưa đạt yêu cầu.
- Do tốc độ dâng kim loại nhỏ hơn điều kiện tiêu chuẩn sẽ làm thành vật đúc nhăn
nheo khi kim loại nguội hay bị bẩn do oxit và tạp chất tạo thành trên bề mặt vật

đúc. Để tránh trường hợp đó ta cần giảm thời gian rót hợp lý.Ta chọn lại
v=0,85(cm/s),ta tính được thời gian rót hợp lý là:
t = ==27,06(s)
c)Cột áp thuỷ tĩnh trung bình của kim loại
htb = H0 - = 15,6 - = 15,32 (cm)
trong đó :
H0 : áp suất thuỷ tĩnh ban đầu lớn nhất (cm)
P : chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn (cm)
C : chiều cao vật đúc ở vị trí khi rót (cm)
d)Tiết diện chỗ hẹp nhất của hệ thống rót:
Fmin = = = 22,09 (cm2)
Trong đó :
µ : hệ số trở lực chung của khuôn
(Tùy thuộc vào điều kiện rót khuôn nên hệ số trở lực hiệu chỉnh như sau:
+Nhiệt độ rót cao:+0,05
+Đậu ngót hở:+0,2
+Hệ thống rót phân nhánh vói nhiều rãnh dẫn:-0,1)


htb : cột áp suất thuỷ tĩnh trung bình của kim loại (cm)
G : khối lượng vật đúc cộng HTR(kg)
t : thời gian rót hợp lý (s)
: tốc độ cung cấp kim loại từ thùng rót (kg/s)
-Chưa tính được (xác định tiết diện rãnh dẫn bé nhất và số rãnh dẫn)?

e)Tiết diện rãnh dẫn (Fd), rãnh lọc xỉ (Fx) và ống rót (Fr):
Biết tổng tiết diện rãnh dẫn Fd có thể tính tiết diện rãnh lọc xỉ Fx và ống rót Fr như
sau :/
Đối với vật đúc bằng thép, để đảm bảo kim loại lỏng vào khuôn êm,ta lấy
tiết diện rảnh dẫn lớn như sau:

Fd > Fx < Fr (1>0,9<1,1)
Vậy :
Fd = 22,09 (cm2 )
=>
Fx = 19,88(cm2 )
Và
Fr = 24,30(cm2)
f)Xác định hình dáng và kích thước các thành phần của hệ thống rót:
-Cốc rót có dạng nón cụt với độ côn từ 3-50
-Dung tích cốc rót đối với vật đúc bằng thép(chưa tính được)
+ Ta có mức tiêu thụ kim loại : = = 14,49(kg/s)
+ Dung tích cốc rót = ?
Ta có kích thước cốc rót như sau
Đườn
g kính
ống
rót d
(mm)

L

M

Kích thước (mm)
R1
R2
R3

h


R4

r

Dung
tích
cốc
rót
(cm3)

r1

Kích thước rãnh lọc xỉ khi h = a :(nội suy)
Tiết diện F (cm2)
a

Kích thước (mm)
b

h


19,88

56,04
45,03
Kích thước rãnh dẫn

F (cm2)
a (mm)

-Có 2 rãnh dẫn vậy F có chia hai không?

b (mm)

50,02
h (mm)