- 1 -
Lời nói đầu
Công nghệ chế tạo phôi là một trong các ch-ơng trình chuyên ngành
của ngành học Cơ khí chế tạo máy, đ-ợc giảng dạy sau khi sinh viên đã học
xong các ch-ơng trình cơ bản và cơ sở, bố trí vào kỳ học cuối cùng của sinh
viên tr-ớc kỳ thực tập tốt nghiệp.
Giáo trình bao gồm những kiến thức cơ bản về công nghệ chế tạo phôi
th-ờng dùng trong chế tạo máy: Làm khuôn - mẫu, kỹ thuật nấu và rót các
kim loại - hợp kim, gia công cán, kéo, rèn - dập và hàn Trong đó, tập trung
chủ yếu để trình bày nội dung thiết kế công nghệ đúc trong khuôn cát.
Giáo trình "Công nghệ chế tạo phôi" bao gồm 3 phần:
Phần I: Công nghệ đúc
Phần II: Gia công kim loại bằng áp lực
Phần III: Hàn
Nội dung ch-ơng trình đ-ợc phân bổ trong 45 tiết lý thuyết, giảng dạy
cho sinh viên hệ Cao đẳng chính quy chuyên ngành cơ khí, xây dựng trên cơ
sở Ch-ơng trình khung của Bộ Giáo dục - Đào tạo và Ch-ơng trình môn
học của tr-ờng Cao đẳng Công Nghiệp Thái Nguyên. Phần thực hành, sinh
viên sẽ đ-ợc thực tập tại nhà máy trong thời gian thực tập tốt nghiệp.
Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã cố gắng tham khảo các tài liệu
từ nhiều nguồn và cập nhật những thông tin mới nhất, vì vậy nội dung của
giáo trình đã đáp ứng phần nào tính mới, tính tổng quát.
Tài liệu có sử dụng một số t- liệu của các đồng nghiệp đang giảng dạy
ở các tr-ờng Đại học, Cao đẳng trong cả n-ớc, chúng tôi xin chân thành cảm
ơn những t- liệu quý giá này. Thay mặt nhóm biên soạn, tôi xin cảm ơn sự
nhiệt tình giúp đỡ của các giảng viên Đại học kỹ thuật Công nghiệp, các đồng
nghiệp trong quá trình biên soạn giáo trình.
Vì đây là lần biên soạn đầu tiên, giáo trình khó tránh khỏi những sai
sót. Rất mong sự góp ý của bạn đọc để giáo trình đ-ợc hoàn thiện hơn. Mọi ý
kiến đóng góp xin gửi về: Tổ Bộ môn Lý thuyết chuyên ngành - Khoa cơ khí
- Tr-ờng Cao đẳng Công nghiệp Thái Nguyên.

Thái nguyên, tháng 08 năm 2009
Biên soạn


D-ơng Đức Thắng
- 2 -


Löôïng dö, ñoä xieân
- 3 -
Chỉ rót một lần rồi phá
khuôn
Khuôn kim loại , đúc vỏ
mỏng, mẫu chảy)
S¬ ®å qu¸ tr×nh s¶n xt ®óc c¬ b¶n ®-ỵc tr×nh bµy trªn (H×nh 1.4.1).
§Ĩ ®óc mét chi tiÕt (H×nh 1.4.2.a), tr-íc tiªn ph¶i vÏ b¶n vÏ vËt ®óc
(H×nh 1.4.2.b) cã tÝnh ®Õn ®é ngãt cđa vËt liƯu, l-ỵng d- gia c«ng c¬ khÝ.
C¨n cø vµo b¶n vÏ ®óc, bé phËn méc mÉu chÕ t¹o ra bé mÉu gåm mÉu
(H×nh 1.4.2.b), hép lâi (H×nh 1.4.2.d). MÉu dïng ®Ĩ t¹o ra hèc khu«n - cã
h×nh d¸ng bªn ngoµi cđa vËt ®óc (H×nh 1.4.2.g). Hép lâi dïng ®Ĩ t¹o ra lâi
(H×nh 1.4.2.e). Lâi dïng ®Ĩ t¹o ra phÇn rçng trong vËt ®óc (H×nh 1.4.2.f). §Ĩ
dÉn kim lo¹i láng vµo khu«n, khi lµm khu«n ta ph¶i t¹o hƯ thèng rãt bao gåm
phƠu rãt (2), èng ®øng (3), r·nh läc xØ (4) vµ r·nh dÉn (5)(H×nh 1.4.2.g).
(H×nh 1.4.2) tr×nh bµy c¸c bé phËn c¬ b¶n cđa mét khu«n ®óc. Lßng
khu«n (1) cã h×nh d¸ng kÝch th-íc bªn ngoµi cđa vËt ®óc. Kim lo¹i láng ®-ỵc
rãt vµo phƠu rãt (2), theo èng ®øng (3), r·nh läc xØ (4) vµ r·nh dÉn (5) vµo
lßng khu«n (1). §Ëu h¬i (6) ®Ĩ dÉn h¬i tõ lßng khu«n ra ngoµi, ®«i khi nã
cßn ®ãng vai trß ®Ëu ngãt ®Ĩ bỉ sung kim lo¹i láng cho vËt ®óc. Hai nưa hßm
khu«n trªn (7) vµ nưa hßm khu«n d-íi (9) chøa hai nưa khu«n trªn (10) vµ
khu«n d-íi (11). Hai nưa khu«n ®-ỵc l¾p r¸p chÝnh x¸c víi nhau nhê hƯ thèng

- 4 -
định vị (8). Vật liệu tạo nên 2 nửa khuôn là hỗn hợp cát - sét (12). Lõi (13)
định vị trong khuôn nhờ gối lõi (14) nằm trong ổ đỡ lõi (16). Các đ-ờng xiên
hơi (17) dùng để thoát hơi sinh ra trong hỗn hợp làm khuôn ra môi tr-ờng bên
ngoài.
- 5 -
H×nh 1.4.2. Quy tr×nh chÕ t¹o ph«i ®óc, c¸c bé phËn c¬ b¶n cña khu«n ®óc
- 6 -
Gang, theựp, hụùp kim


Tớnh chaỏt saỷn xuaỏt

- 7 -


*   
*   
*   
Nguyên tắc chọn mặt phân khuôn
- 8 -
Hình 2.1.2.1
Hình 2.1.2.2

- 9 -
Hình 2.1.2.3



Ví duï: Hình 2.1.2.4

- 10 -
Lượng dư gia công cắt gọt
(Tra bảng trong sổ tay công nghệ chế tạo
máy; thiết kế đúc).
Lượng dư công nghệ



Vuông góc với mặt
phân khuôn
Tra bảng thiết kế đúc hoặc sổ tay công nghệ
chế tạo máy
- 11 -
Góc đúc
Hình
2.1.3).
Dung sai đúc:
Tra bảng

Nếu có
Ruột và đầu gác
Khuôn cát
Khuôn kim loại
Hình 2.1.4.1
Hình
2.1.4.2
- 12 -
 



- 13 -
Ñaàu gaùc
Hình 2.2.2
B¶n vÏ hép lâi

- 14 -

, Hình 2.3.1.1



Hình 2.3.1.2
H×nh 2.2.2.2. C¸c kiÓu hép lâi

- 15 -

 




- 16 -
2.3.2.1. Đậu hơi, đậu ngót
Đậu hơi
Ví dụ: gang xám
Đậu ngót
2.3.2.2. Phân loại đậu ngót
Đậu ngót hở:
Đậu ngót ngầm
2.3.2.3. Dẫn kim loại vào trong khuôn (Hình 2.3.2)

a) èng rãt trơ b) èng rãt nhiỊu bËc c) èng rãt h×nh r¾n

d) R·nh dÉn nhiỊu tÇng e) R·nh dÉn cã khe hë máng f) R·nh dÉn KiĨu m-a r¬i

- 17 -
Thép, kim loại màu
Bộ mẫu gồm:

Hợp kim Silumin, gang, thép, đồng
- 18 -
Phương pháp tạo mẫu, hộp lõi:
Mẫu gốc


Rapid Prototyping
Chän ph-¬ng ¸n thiÕt kÕ bé mÉu tïy thc sè l-ỵng vËt ®óc, ®é
chÝnh x¸c, h×nh d¸ng - kÝch th-íc vËt ®óc, ph-¬ng ph¸p lµm khu«n lâi.
§èi víi nh÷ng chi tiÕt ®¬n gi¶n, s¶n l-ỵng nhá ng-êi thỵ méc cã thĨ
c¨n cø vµo b¶n vÏ vËt ®óc tù thiÕt kÕ chÕ t¹o bé mÉu, thùc hiƯn thđ c«ng
hc gia c«ng trªn m¸y v¹n n¨ng. Víi nh÷ng chi tiÕt phøc t¹p, quan
träng, s¶n l-ỵng lín nhÊt thiÕt ph¶i thiÕt kÕ bé mÉu gåm c¸c b-íc:















H×nh 3.2.1.3. Ph-¬ng ¸n chän (c) H×nh 3.2.1.4. MỈt ph©n mÉu
H×nh 3.2.1.1. B¶n vÏ chi tiÕt H×nh 3.2.1.2. B¶n vÏ vËt ®óc
- 19 -
3.2.1. Chọn ph-ơng án phân mẫu
Từ bản vẽ chi tiết (Hình 3.2.1.1) thiết kế bản vẽ vật đúc (Hình
3.2.2.2) xác định mặt phân khuôn (Hình 3.2.2.3), chọn ph-ơng án (c).
Mặt phân mẫu tốt nhất là chọn trùng mặt phân khuôn (Hình 3.2.2.4). Khi
đó thao tác làm khuôn là đơn giản và có năng suất cao nhất. Tuy nhiên đối với
những vật đúc quá mỏng đôi khi phải dùng mẫu liền để đảm bảo mẫu đủ bền.
3.2.2. Thiết kế mẫu - Hộp lõi
Thiết kế mẫu: Về cơ bản kích th-ớc mẫu t-ơng tự nh- bản vẽ vật đúc,
trừ phần ổ gác và dung sai chế tạo mẫu. Tùy theo t- thế lõi là thẳng đứng hay
nằm ngang mà chọn khe hở giữa ổ gác và đầu gác cũng nh- góc vát phù hợp.
Khi chế tạo mẫu gỗ, để hạn chế cong vênh đến mức tối thiểu cần phải
nắm vững kỹ thuật ghép gỗ. Khi chế tạo mẫu kim loại nếu là mẫu nhỏ (D-ới
50 x 50) có chiều cao d-ới 30 mm thì làm đặc, với mẫu lớn hơn nên làm rỗng
(Dùng thành mỏng kết hợp với gân tăng cứng) để tiết kiệm kim loại và giảm
trọng l-ợng của mẫu. Trong sản xuất loạt lớn và nhất là khi làm khuôn trên
máy ng-ời ta phải thiết kế tấm mẫu. Có ba loại tấm mẫu: Tấm mẫu một mặt,
tấm mẫu thuận nghịch, tấm mẫu hai mặt.












Hình 3.2.2.1. Đặt lõi trên khay sấy
a,b) Khay sấy định hình; c,d,đ,e) Khay sấy phẳng; g) Khay sấy có
gắn que xiên hơi dùng đỡ lõi t-ơi
Thiết kế hộp lõi: Kết cấu của hộp lõi đ-ợc quyết định bởi hình dáng,
kích th-ớc của lõi, công nghệ chế tạo lõi. Khi thiết kế hộp lõi phải đảm bảo
lõi có một mặt phẳng đủ rộng có thể nằm vững trên khay sấy phẳng đơn giản;
mặt thoáng của hộp lõi để qua đó đầm chặt cát cũng phải đủ lớn. Khi thiết kế
- 20 -
hép lâi b»ng gç cÇn thĨ hiƯn râ trªn b¶n vÏ c¸ch ghÐp gç, chèt ®Þnh vÞ, c¸ch g¸
kÂp c¸c nưa hép lâi, c¸c miÕng rêi nÕu cã, v.v
ThiÕt kÕ c¸c dơng cơ phơ kh¸c:
- Khay sÊy: Th«ng th-êng lµ khay sÊy ph¼ng, khay sÊy ®Þnh h×nh chØ
dïng cho nh÷ng lâi dƠ bÞ biÕn d¹ng khi sÊy (H×nh 3.2.2.1).
- D-ìng kiĨm khu«n vµ lâi: Trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o, vËn chun khu«n
vµ lâi cã thĨ bÞ biÕn d¹ng. Khi l¾p r¸p lâi cã thĨ bÞ lƯch, xoay khái vÞ trÝ yªu
cÇu. V× vËy cÇn thiÕt kÕ d-ìng kiĨm tra khu«n vµ lâi (H×nh 3.2.2.2).


H×nh 3.2.2.2. D-ìng kiĨm tra kÝch th-íc rt vµ rt l¾p r¸p trong khu«n
Gia công với tốc
độ cắt cao trên máy công cụ - High speed machining - HSM
Rapid Tooling Rapid Prototyping
Scaner
Máy đo toạ độ 3 chiều

Auto Cad, Inventer, Pro-Engineer )
ơn
Chèt chỈt
MỈt c¾t
A-A
B
B
MỈt c¾t B-B
M1:1
MỈt c¾t A-A
M1:1

A
A
B
B
- 21 -
Three dimension printer
Stereo lithography apparatus
Photocurable
(Solid ground curing
Laminated object
manufacturing
Selective laser sintering
Fused deposition manufacturing
Ñoä beàn:
ới
  0,6

0,8 kg/cm

2


- 22 -
Độ dẻo

Tính lún Mùn cưa, bột than, rơm bột
Tính thông khí
Tính bền nhiệt
Thạch anh
Độ ẩm
 
Tính bền lâu:
Thành phần SiO
2
Tính thù hình của vật liệu Kiểu mạng tinh the
Chất dính kết:
Kiềm sunfat (Na
2
O
n
.SiO
2
.mH
2
O + Cát
(K
2
O.nSiO
2

. mH
2
O
Chất phụ:
4.2.1.1. Phương pháp làm khuôn trong hai hòm khuôn (Hình 4.2.1.1)
- 23 -
4.2.1.2. Laứm khuoõn treõn nen xửụỷng (Hỡnh 4.2.1.2


- 24 -
4.2.1. Làm khuôn xén (Hình 4.2.1.3

4.2.1.4. Làm khuôn bằng mẫu có miếng rời
Khi mÉu cã phÇn nhá nh« ra c¶n trë viƯc rót mÉu khái khu«n th× phÇn Êy
ph¶i lµm thµnh mét hc nhiỊu miÕng rêi, dïng ®inh ghim hc r·nh mang c¸
g¾n vµo mÉu chÝnh. Khi rót mÉu, phÇn nµy sÁ n»m l¹i trong khu«n vµ lÊy ra
theo h-íng n»m ngang (H×nh 4.2.1.4).
4.2.2.1. Làm khuôn trên máy ép (Hình 4.2.2.1)
- 25 -
Cao H Cao
h
Nguyên lý làm việc:

4.2.2.2. Làm khuôn trên máy dằn (H×nh 4.2.2.2)









Ép trên xuống Ép dưới lên

H×nh 4.2.2.2. S¬ ®å m¸y d»n - Quan hƯ ®é ®Çm chỈt vµ sè lÇn d»n