cnghekimloai_5479

7/21/2019 cnghekimloai_5479

http://slidepdf.com/reader/full/cnghekimloai5479 1/274

NGUYEÃN TAÙC AÙNH

GIAÙO TRÌNH

COÂNG NGHEÄ KIM LOAÏIHieäu ñính: PGS.TS. Hoaøng Troïng Baù

ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP. HOÀ CHÍ MINHNAÊM 2004

(LÖU HAØNH NOÄI BOÄ)



LÔØI NOÙI ÑAÀU

Ñeå ñaùp öùng tình hình chuyeån bieán môùi trong coâng taùc ñaøo taïo - Ñaøo ta ïo theo höôùng coâng ngheä, phaùt huy tính tích cöïc cuûa ngöôøi hoïc vaøtaïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho giaùo vieân giaûng daïy baèng caùc phöông tieän daïyhoïc…Giaùo trình COÂNG NGHEÄ KIM LOAÏI ñöôïc bieân soaïn laïi cô baûn döïatreân giaùo trình CHEÁ TAÏO PHOÂI cuûa Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø noäi vaø coù boåsung moät soá noäi dung môùi cho phuø hôïp vôùi coâng ngheä thöïc teá hieän nay.

Maët khaùc veà boá cuïc vaø caùch trình baøy giaùo trình theo ñeà cöông moânhoïc ñaõ ñöôïc duyeät, aùp duïng cho khoái ngaønh kyõ thuaät: cô khí maùy, cô khíoâtoâ, thieát keá maùy…taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc giaûng daïy vaø töï ñoïc cuûasinh vieân.

Vì trình ñoä coù haïn neân cuoán giaùo trình chaéc coù thieáu soùt. Chuùng toâimong söï ñoùng goùp yù kieán cuûa ñoàng nghieäp vaø sinh vieân ñeå laàn taùi baûn saucoù chaát löôïng toát hôn. Moïi goùp yù xin göûi veà boä moân KYÕ THUAÄT COÂNG NGHIEÄP, khoa Cô khí maùy, Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät. Thaønh phoá Hoà Chí Minh.

Taùc giaû


http://slidepdf.com/reader/full/cnghekimloai5479 3/274 3

PHAÀN ICOÂNG NGHEÄ ÑUÙC

Chöông 1

KHAÙI NIEÄM VEÀ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT ÑUÙC1.1 Phaân loaïi caùc phöông phaùp ñuùc

Ñuùc laø moät phöông phaùp cheá taïo phoâi cho quaù trình gia coâng caét goït tieáp sau.Ngaønh coâng nghieäp cheá taïo maùy phaùt trieån, löôïng phoâi ñuùc ngaøy caøng ñoøi hoûi nhieàu hôn.

1.1.1 Ñònh nghóa:

Thöïc chaát cuûa ñuùc laø quaù trình ñieàn ñaày kim loaïi ôû theå loûng vaøo loøng khuoân ñuùc coùhình daïng, kích thöôùc ñònh saün . Sau khi kim loaïi ñoâng ñaëc, ta thu ñöôïc saûn phaåm töôngöùng vôùi loøng khuoân. Saûn phaåm ñoù goïi laø vaät ñuùc. Neáu ñem vaät ñuùc gia coâng tieáp theo nhögia coâng caét goït thì noù ñöôïc goïi laø phoâi ñuùc.

1.1.2 Ñaëc ñieåm:

Coù nhieàu phöông phaùp taïo phoâi ñuùc khaùc nhau. Moãi phöông phaùp taïo ra saûn phaåmcoù ñaëc tính khaùc nhau, nhöng caên cöù vaøo thöïc chaát chung, saûn xuaát ñuùc coù caùc ñaëc tínhsau:

- Moïi loaïi vaät lieäu nhö gang, theùp, hôïp kim maøu, vaät lieäu phi kim khi naáu chaûy

loûng ñöôïc ñeàu ñuùc ñöôïc.- Taïo ra vaät ñuùc coù keát caáu phöùc taïp, nhöõng vaät ñuùc coù khoái löôïng lôùn maø caùcphöông phaùp gia coâng phoâi khaùc khoâng thöïc hieän ñöôïc.

- Moät soá phöông phaùp ñuùc tieân tieán coù theå taïo ra saûn phaåm coù chaát löôïng cao, kíchthöôùc chính xaùc, ñoä boùng beà maët cao vaø coù khaû naêng cô khí hoùa, hoaëc töï ñoäng hoaù cao.

- Giaù thaønh cuûa saûn xuaát ñuùc noùi chung haï hôn so vôùi caùc daïng saûn xuaát khaùc.

Tuy vaäy, quaù trình saûn xuaát ñuùc coøn caàn phaûi khaéc phuïc moät soá caùc maët haïn cheásau:

- Do quaù trình keát tinh töø theå loûng neân trong vaät ñuùc deã toàn taïi caùc daïng roã co, roã

khí, nöùt, laãn taïp chaát.v.v...- Khi ñuùc trong khuoân caùt ñoä chính xaùc veà kích thöôùc vaø ñoä boùng thaáp.- Tieâu hao moät phaàn khoâng nhoû kim loaïi cho heä thoáng roùt, ñaäu ngoùt vaø cho caùc ñaïi

löôïng khaùc (löôïng dö, ñoä xieân v.v...)Phöông phaùp ñuùc duø sao vaãn laø moät trong caùc phöông phaùp ñöôïc duøng roäng raõi ñeå

cheá taïo ra moät khoái löôïng saûn phaåm kim loaïi raát lôùn. Chaát löôïng cuûa saûn phaåm ngaøy caøngñöôïc naâng cao cuøng vôùi nhöõng keát quaû nghieân cöùu vaø söï hieän ñaïi hoaù quaù trình saûn xuaát



ñuùc. Nhöõng saûn phaåm ñuùc raát ña daïng nhö thaân maùy coâng cuï, caùc voû hoäp giaûm toác, voûñoäng cô ñieän, voû maùy phaùt ñieän, caùc loaïi giaù ñôõ vaø nhieàu loaïi chi tieát maùy quan troïngkhaùc baèng kim loaïi ñen vaø hôïp kim maøu.

1.1.3 Phaân loaïi caùc phöông phaùp ñuùc:

Phöông phaùp saûn xuaát ñuùc ñöôïc phaân loaïi tuøy thuoäc vaøo loaïi khuoân, maãu, phöôngphaùp laøm khuoân v.v...

Theo loaïi khuoân ñuùc ngöôøi ta phaân ra:

a.Ñuùc trong khuoân caùt: ñoù laø daïng ñuùc phoå bieán. Khuoân caùt laø loaïi khuoân ñuùc moätlaàn (chæ roùt moät laàn roài phaù khuoân). Vaät ñuùc taïo hình trong khuoân caùt coù ñoä chính xaùc thaáp,ñoä boùng beà maët keùm, löôïng dö gia coâng lôùn . Nhöng khuoân caùt taïo ra vaät ñuùc coù keát caáuphöùc taïp, khoái löôïng lôùn.

b.Ñuùc ñaëc bieät: Ngoaøi khuoân caùt, caùc daïng ñuùc trong khuoân ñuùc (kim loaïi, voûmoûng…) ñöôïc goäp chung laø ñuùc ñaëc bieät.

Ñuùc ñaëc bieät cho saûn phaåm chaát löôïng cao hôn, ñoä chính xaùc, ñoä boùng cao hôn vaätñuùc trong khuoân caùt. Ngoaøi ra phaàn lôùn caùc phöông phaùp ñuùc ñaëc bieät coù naêng suaát cao

hôn. Tuy nhieân ñuùc ñaëc bieät thöôøng chæ taïo ñöôïc vaät ñuùc nhoû vaø trung bình.Trong baûng döôùi ñaây trình baøy toùm taét caùc daïng saûn xuaát ñuùc, phöông phaùp taïokhuoân vaø lónh vöïc söû duïng cuûa chuùng.

Daïngñuùc

(1)

Phöôngphaùp laømkhuoân

(2)

Ñaëc tröngphaân loaïi

(3)

Daïng saûn xuaát vaø ñaëc tínhcuûa vaät ñuùc

(4)

Lónh vöïc söû duïng

(5)Ñuùc

trongkhuoâncaùt

Laøm khuoân

baèng tay

Maãu goã -saûn xuaát ñôn chieác,haøng

loaït nhoû, vaät ñuùc hình daïngbaát kyø

Duøng trong caùc tröôøng

hôïp thoâng thöôøng,khoâng ñoøi hoûi chaátlöôïng cao

Maãu kimloaïi

Saûn xuaát haøng loaït, vaät ñuùcnhoû vaø trung bình, khoângquaù phöùc taïp

Duøng khi caàn naângcao ñoä chính xaùc.Thôøi gian söû duïng maãutöông ñoái lôùn

Laømkhuoântrong hoømkhuoân

Vaät ñuùc nhoû vaø trung bìnhhình daïng tuøy yù

Duøng trong tröôøng hôïpcoù nhieàu hoøm khuoân.Tieát kieäm neàn xöôûng,Saáy khuoân ñöôïc trongloø saáy.

Laømkhuoân treânneàn xöôûng

Saûn xuaát ñôn chieác,haøngloaït nhoû. Vaät ñuùc lôùn, hìnhdaïng baát kyø

Duøng khi thieáu hoømkhuoân lôùn, khuoân töôihoaëc chæ saáy beà maët.Söû duïng khi ñuùc gang.



Ñuùctrongkhuoâncaùt

Laøm khuoânbaèng maùy

Laømkhuoân treânmaùy eùp vaømaùy daèn

Saûn xuaát haøng loaït trungbình, haøng loaït lôùn.Vaät ñuùcnhoû, ñôn giaûn

Duøng khi yeâu caàunaêng suaát cao. Hoømkhuoân khoâng cao quaù200mm

Laømkhuoân treânmaùy thoåi

caùt.

Hìng daïng baát kyø, coù kíchthöôùc lôùn vaø trung bình.Saûn xuaát haøng loaït nhoû vaø

trung bình

Duøng khi ñuùc caùc vaätñuùc coù chieàu cao, kíchthöôùc ngang lôùn. Hoøm

khuoân lôùnÑuùcñaëcbieät

Khuoân kimloaïi

Ñieàn ñaàykim loaïiloûng baèngroùt töï do

Saûn xuaát haøng loaït lôùn. Vaätñuùc nhoû, trung bình. Caáu taïoñôn giaûn

Duøng ñuùc caùc kim loaïikhaùc nhau caàn cô tínhcao. Haïn cheá ñuùc gangxaùm

Ñieàn ñaàykim loaïiloûng döôùiaùp löïc

Saûn xuaát haøng loaït lôùn,haøngkhoái, vaät ñuùc nhoû ñôn giaûn.

Ñuùc vaät coù yeâu caàuchaát löôïng cao . Thíchhôïp chæ vôùi hôïp kimñuùc coù nhieät ñoä noùngchaûy thaáp.

Ñuùcñaëcbieät

Khuoân ñuùcli taâm

Khuoân kimloaïi, truïcquay thaúngñöùng

Saûn xuaát haøng loaït. Vaät ñuùctroøn xoay, roãng

Duøng ñuùc caùc hôïp kimkhaùc nhau.Ñöôøng kínhvaät ñuùc lôùn, chieàu caokhoâng lôùn laém

Khuoân caùtñaët treângiaù quaytruïc thaúngñöùng

Saûn xuaát haøng loaït nhoû vaøtrung bình.Vaät ñuùc coù daïngbaát kyø nhoû.

Duøng ñuùc caùc hôïp kimvaät ñuùc khoâng lôùn.

Khuoân kimloaïi truïcquay naèmngangdaïng coângsoân.

Saûn xuaát haøng loaït. Vaät ñuùctroøn xoay,roãng

Duøng ñuùc caùc hôïp kimít thieân tích. Yeâu caàuchaát löôïng cao. Chieàudaøi vaät ñuùc nhoû

Khuoân kimloaïi hainöûa, truïc

quay naèmngang

Saûn xuaát haøng loaït, vaät ñuùctroøn xoay,roãng; Vaät ñuùc coùmaët ngoaøi khoâng troøn xoay

Duøng cheá taïo caùc loaïioáng baèng caùc hôïp kimCoù ñöôøng kính nhoû

chieàu daøi lôùn.



Khuoân ñuùcli taâm

Khuoânkim loaïicoù loùt hoãnhôïp caùtbeân trongkhuoânlieàn truïc

quay naèmngang

Saûn xuaát haøng loaït, trungbình vaät ñuùc coù tieát dieänkhoâng ñeàu

Duøng ñuùc caùc vaät ñuùcbaèng gang xaùm, coù giacoâng maët ngoaøi.

Ñuùc lieân tuïc Khuoânñuùc coùdaïng bìnhkeát tinhcoù laømnguoäituaànhoaøn.

Saûn xuaát haøng loaït. Vaät ñuùclaø thoûi hoaëc oáng coù tieát dieänkhoâng ñoåi treân chieàu daøi, ñoädaøi lôùn.

Duøng trong tröôøng hôïpcheá taïo thoûi hay oáng,yeâu caàu maët ngoaøi vaømaët trong cuûa oáng coùchaát löôïng cao khoângcaàn gia coâng

Ñuùc chínhxaùc

Maãu kimloaïi,voûkhuoân ñaëcbieät coùchieàu daøynhoû

Duøng trong saûn xuaát haøngloaït, vaät ñuùc nhoû vaø trungbình

Cheá taïo vaät ñuùc coùchaát löôïng cao, kimloaïi quùi, löôïng dö giacoâng nhoû.

Maãu baèngvaät lieäudeã chaûy,

khuoân caùtñaëc bieätkhoâng coùmaët phaânkhuoân

Daïng saûn xuaát haøng loaïttrung bình trôû leân. Vaät ñuùcnho,û phöùc taïp.

Duøng cheá taïo vaät ñuùcchính xaùc cao, khoângphaûi gia coâng cô hoaëc

gia coâng vôùi löôïng dönho,û vaät ñuùc baèng kimloaïi, hôïp kim quùi,hieám

1.2 Söï keát tinh cuûa kim loaïi vaät ñuùc trong khuoân.Kim loaïi loûng khi ñieàn ñaày loøng khuoân seõ nhanh choùng chuyeån daàn sang traïng thaùi

ñaëc theo quaù trình keát tinh phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá :

- Tính chaát lyù nhieät vaø nhieät ñoä roùt cuûa hôïp kim ñuùc.- Tính chaát lyù nhieät cuûa vaät lieäu khuoân.- Coâng ngheä ñuùc.Coù theå phaân chia quaù trình keát tinh thaønh caùc giai ñoaïn lieân tieáp sau ñaây:

a.Giai ñoaïn ñieàn ñaày kim loaïi loû ng vaøo loøng khuoâ n. Thôøi gian ñieàn ñaày tính töø khibaét ñaàu roùt ñeán thôøi ñieåm kim loaïi loûng ñieàn ñaày heä thoáng roùt vaø ñaäu ngoùt. Thoâng thöôøngthôøi gian roùt phaûi ñaûm baûo sao cho kim loaïi ñieàn ñaày nhanh, neân giai ñoaïn naøy chöa coù söï



haï nhieät ñaùng keå.

b.Giai ñoaïn haï nhieät ñoä töø t o roù t ñeán nhieät ñoä ñieåm loûng. Kim loaïi loûng trong loøngkhuoân tieáp xuùc vôùi thaønh khuoân seõ truyeàn nhieät vaøo vaät lieäu khuoân vôùi toác ñoä khaùc nhauphuï thuoäc vaøo tính chaát lyù nhieät cuûa khuoân vaø löôïng taäp trung kim loaïi töøng vuøng . Vì ôûñaùy loøng khuoân bao giôø cuõng ñöôïc ñieàn ñaày tröôùc neân ôû ñoù seõ baét ñaàu keát tinh tröôùc, sauñoù môùi ñeán thaønh beân. Höôùng taûn nhieät luoân luoân vuoâng goùc vôùi thaønh khuoân.

c.Giai ñoaïn keát tinh tính töø nhieät ñoä ñieåm loûng ñeán nhieät ñoä ñieåm ñaëc (khoaûng ñoâng ñaëc). Trong loøng khuoân, kim loaïi loûng bao giôø cuõng keát tinh theo höôùng töø döôùi leânvaø töø ngoaøi vaøo trong ôû caùc thaønh beân. Ôû giai ñoaïn naøy coù theå xaûy ra theo hai tröôøng hôïp.

+ Ñoâng ñaëc theo lôùp :Nhöõng kim loaïi nguyeân chaát, hôïp kim cuøng tinh hoaëc khoaûngkeát tinh heïp thöôøng ñoâng ñaëc theo lôùp (hình 1-1a).

Ñöôøng cong taêng daàn töø hai phía thaønh khuoân vaø cao nhaát ôû taâm. Toác ñoä truyeànnhieät cuûa kim loaïi loûng giaûm daàn töø ngoaøi vaøo trong . Khi haï nhieät ñoä xuoáng ñeát to keát tinhseõ baét ñaàu hình thaønh töøng lôùp tinh theå. Giaû söû ôû thôøi ñieåm 1, öùng vôùi ñöôøng cong bieåudieãn 1 ñaõ taïo lôùp ñoâng ñaëc 1.Tieáp ñeán thôøi ñieåm 2 öùng vôùi ñöôøng cong bieåu dieãn 2 seõ co ù

lôùp ñoâng ñaëc 2 . Tieáp tuïc nhö vaäy seõ ñeán moät thôøi ñieåm ñöôøng cong bieåu dieãn tröôøngnhieät naèm ngang, nghóa laø noù ñaõ haï thaáp baèng hoaëc döôùi to keát tinh thì vaät ñuùc ñoâng ñaëchoaøn toaøn.

+ Ñoâng ñaëc theå tích : nhöõng hôïp kim coù khoaûng nhieät ñoä keát tinh lôùn thöôøng xaûy rañoâng ñaëc theå tích. Taát nhieân cuõng do ñoä truyeàn nhieät giaûm daàn töø ngoaøi thaønh khuoân vaøotrong, neân xeùt ôû moãi thôøi ñieåm bao giôø gaàn thaønh cuõng ñoâng tröôùc.

Nhöng nhö treân (hình 1-1b), hai ñöôøng cong bieåu dieãn luùc môùi ñaàu coù theå caét quacaû hai ñieåm loûng vaø ñaëc (a1, b1), nhö vaäy xeùt trong ñoä daøy 1 seõ coù caû hai pha loûng vaø ñaëc.Khi nhieät ñoä haï daàn xuoáng ôû thôøi ñieåm 2 toaøn boä ñöôøng cong bieåu dieãn haï xuoáng döôùi

Hình 1-1 Caùc loaïi hình keát tinh

a)

1

2

b 1

2

21a1 1 2

1

to kt

1 2

b)

t loûng

t ñaëc



ñieåm loûng, neân caû moät khoaûng lôùn seõ goàm tinh theå keát tinh (pha ñaëc) vaø chöa keát tinh (phaloûng). Vieäc keát tinh theo lôùp hay theå tích roõ raøng seõ aûnh höôûng ñeán söï hình thaønh toå chöùc cuûa vaätñuùc sau khi ñoâng ñaëc hoaøn toaøn.

d.Giai ñoaïn nguoäi trong khuoân :Keát thuùc giai ñoaïn treân, kim loaïi ñaõ hoaøn toaønñoâng ñaëc. Töø nhieät ñoä ñieåm ñaëc trôû xuoáng nhieät ñoä öùng vôùi thôøi ñieåm laáy vaät ñuùc ra khoûikhuoân, quy ñònh laø giai ñoaïn nguoäi trong khuoân. Ñaây laø thôøi ñieåm xaûy ra söï chuyeån bieán

pha öùng vôùi töøng hôïp kim ñuùc vaø töøng nhieät ñoä. Quaù trình keát tinh laïi ôû giai ñoaïn naøy cuõngphuï thuoäc vaøo keát caáu vaät ñuùc.

Phaàn thaønh moûng, thaønh daøy hoaëc vuøng taäp trung kim loaïi lôùn, toác ñoä chuyeån bieánseõ khaùc nhau.

e.Giai ñoaïn nguoäi ngoaøi khuoân : Tuyø thuoäc vaøo coâng ngheä ñuùc ñaõ qui ñònh thôøigian laáy vaät ñuùc ra khoûi khuoân maø xaùc ñònh thôøi ñieåm baét ñaàu nguoäi ngoaøi khuoân, Noùichung, khi vaät ñuùc ñaõ ra khoûi khuoân seõ coù toác ñoä nguoäi nhanh hôn. Vaät ñuùc qui ñònh laáy rasôùm, ngöôøi ta thöôøng cho vaøo loø uû hoaëc buoàng uû ñeå haïn cheá bôùt toác ñoä nguoäi traùnh gaây raöùng suaát dö, hoaù cöùng beà maët, laøm oån ñònh vaø ñoàng ñeàu thaønh phaàn hoùa hoïc...

Phaân bieät caùc giai ñoaïn treân laøm cô sôû cho vieäc thieát laäp coâng ngheä ñuùc hôïp lyù nhaèm loaïiboû ñöôïc caùc khuyeát taät ñuùc coù theå xaûy ra, naâng cao chaát löôïng vaät ñuùc.

1.3 Toå chöùc kim loaïi vaät ñuùc:

Toå chöùc kim loaïi vaät ñuùc sau khi ñaõ nguoäi hoaøn toaøn xeùt cho moät hôïp kim nhaátñònh cuõng seõ khaùc nhau bôûi vì toå chöùc ñoù phuï thuoäc vaøo khaù nhieàu yeáu toá : Keát caáu vaätñuùc, phöông phaùp ñuùc, coâng ngheä ñuùc. Vì theá khoù coù theå tìm ra moät qui luaät chung. Moätcaùch toång quaùt, ngöôøi ta xeùt toå chöùc kim loaïi vaät ñuùc vôùi ñieàu kieän nguoäi bình thöôøng treânmoät thoûi ñuùc vôùi hai maët caét : doïc vaø ngang (hình 1-2).

Xeùt töø ngoaøi vaøo trongthöôøng coù ba vuøng phaân bieät.

- Voû ngoaøi cuøng 1 coù lôùp haïtkim loaïi nhoû, ñaúng truïc. Do kim loaïiloûng tieáp xuùc vôùi thaønh khuoân ñuùcnguoäi hôn neân taïi ñaây ñoä truyeànnhieät lôùn. Maët khaùc vuøng keà thaønhkhuoân coù nhieàu taâm maàm saün coù,toác ñoä hình thaønh taâm maàm lôùn hônnhieàu so vôùi toác ñoä phaùt trieån maàmvì theá taïo neân haït nhoû, mòn. Lôùp voûnaøy daøy hay moûng tuyø thuoäc löôïngtích nhieät cuûa voû khuoân ñuùc. Lôùp voûbao giôø cuõng beàn vaø cöùng.

- Vuøng 2 tieáp sau coù söï keáttinh phaàn lôùn ôû caùc taâm maàm töï sinhvaø vaãn chòu aûnh höôûng lôùn cuûa

4

1

2

3 Hình 1-2 Caáu taïo kimloaïi ñuùc

1-

Haït mòn.2- Haït hình truï3- Haït troøn lôùn4- Loõm co

b)

a)



höôùng taûn nhieät vuoâng goùc vôùi thaønh khuoân neân tinh theå kim loaïi coù daïng hình truï phaùttrieån theo höôùng ngöôïc laïi cuûa vectô taûn nhieät.

Neáu thaønh vaät ñuùc khoâng lôùn laém (tieát dieän ngang nhoû), toác ñoä taûn nhieät lôùn, caùchaït hình truï phaùt trieån vaø giao nhau ôû taâm, ta goïi ñoù laø daïng xuyeân taâm.

- Vuøng 3 laø vuøng naèm ôû khu vöïc giöõa thoûi ñuùc. Luùc naøy do ñoä daøy lôùp keát tinh ñaõdaøy löôïng tích nhieät cuûa khuoân ñaõ giaûm nhieàu, phaàn kim loaïi loûng coøn laïi seõ taïo ra haït tohôn vaø ñaúng höôùng.

Söï hình thaønh khuyeát taät ñuùc.ÔÛ ñaây ta chæ xeùt daïng khuyeát taät hình thaønh do quaù trình keát tinh kim loaïi vaät ñuùc:

- Loõm co vaø roã co.Loõm co hình thaønh do kim loaïi co theå tích, vì vaäy loõm co bao giôø cuõng naèm ôû phía

treân cuøng vaät ñuùc, taïi ñoù kim loaïi ñoâng ñaëc sau heát. Vuøng loõm co coù nhieàu taïp chaát coùnhieät ñoä noùng chaûy thaáp. Ñeå traùnh loõm co, trong khuoân ñuùc phaûi thieát keá ñaäu ngoùt boåsung.

Roã co cuõng hình thaønh do kim loaïi co theå tích khi keát tinh, nhöng chuùng phaân boá ôûphía trong vaät ñuùc taïo ra caùc loã hoãng to nhoû khaùc nhau vôùi beà maët nham nhôû.

Trong vaät ñuùc roã co thöôøng xuaát hieän ôû vuøng coù theå tích kim loaïi lôùn, bôûi vì toác ñoänguoäi ôû vuøng naøy nhoû hôn xung quanh, neân khi kim loaïi co khoâng ñöôïc boå sung theâm. Neáuloã hoãng raát nhoû vaø taäp trung thì goïi laø xoáp co.

Roã co laøm giaûm tieát dieän chòu löïc cuûa vaät ñuùc, laøm taêng öùng suaát taäp trung vaø laømgiaûm ñoä deûo.

Ñeå haïn cheá roã co, ñieàu caàn thieát laø thieát keá keát caáu ñuùc hôïp lyù ñeå quaù trình keát tinhluoân höôùng töø xa ñeán chaân ñaäu ngoùt hoaëc heä thoáng roùt.

- Roã khí .Moät löôïng khí hoaëc ñaõ hoaø tan vaøo kim loaïi loûng khi naáu, hoaëc theo doøng chaûy

chaûy vaøo loøng khuoân, hoaëc do caùc phaûn öùng sinh khí khi kim loaïi loûng tieáp xuùc taùc duïngleân vaät lieäu khuoân, trong quaù trình kim loaïi vaät ñuùc keát tinh khoâng thoaùt ra ñöôïc vaø taïo ranhöõng boït khí khi caân baèng daïng caàu löu laïi trong vaät ñuùc. Beà maët loã hoãng roã khí nhaün vaøbò oxy hoaù. Chuùng phaân boá baát kyø trong vaät ñuùc.

Cuõng nhö roã co, roã khí laøm giaûm tieát dieän chòu löïc, giaûm cô tính.

- Thieân tích.Kim loaïi vaät ñuùc do keát tinh qua caùc giai ñoaïn khaùc nhau, höôùng töø döôùi leân vaø töø

ngoaøi vaøo trong neân deã taïo ra söï khoâng ñoàng ñeàu veà thaønh phaàn hoaù hoïc, daãn ñeán khoângñeàu veà toå chöùc cô tính vaø khaû naêng chòu löïc. Nhöõng daïng haït keát tinh thoâ ñaïi cuõng coù

thieân tích noäi boä.Nhö vaäy, quaù trình keát tinh vôùi toác ñoä khoâng ñeàu, vôùi höôùng keát tinh khaùc nhau ñeàu

laø nguyeân nhaân gaây neân thieân tích.



1.4 Quaù trình saûn xuaát ñuùc baèng khuoân caùt vaø caùc boä phaän cô baûn cuûamoät khuoân ñuùc.

1.4.1 Quaù trình saûn xuaát ñuùc baèng khuoân caùt: ñöôïc bieåu dieãn treân sô ñoà hình 1-3:

Quaù trình saûn xuaát vaät ñuùc trong khuoân caùt coù theå toùm taét nhö sau:- Boä phaän kyõ thuaät caên cöù theo baûn veõ cô khí, laäp ra baûn veõ vaät ñuùc, maãu, hoäp loõi,

laép raùp…- Boä maãu goàm: maãu ñuùc, hoäp loõi, taám maãu, maãu heä thoáng roùt, ñaäu hôi, ñaäu ngoùt.- Khuoân ,maãu, hoäp loõi thöôøng laøm thaønh hai nöûa vaø laép vôùi nhau baèng caùc choátñònh vò.- Khuoân ñuùc vaø loõi thöôøng phaûi saáy khoâ ñeå taêng cô tính vaø khaû naêng thoâng khí.- Boä phaän naáu chaûy kim loaïi loûng phaûi phoái hôïp nhòp nhaøng vôùi quaù trình laømkhuoân, laép raùp khuoân ñeå tieán haønh roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân kòp thôøi.

Hoãn hôïplaøm

khuoânHoäp loõi

Hoãn hôïplaøm loõiMaãu ñuùc Loø ñuùc

Nhieânlieäu

Nguyeân lieäukim loaïi

Laømkhuoân

Saáykhuoân

Roùt khuoân

Bieán tính

Naáu kimloaïi

Phaù khuoân, loõi

Saáy loõi

Laøm saïch vaät ñuùc

Kieåm tra Pheá phaåm

Vaät ñuùc

Laép raùp khuoân, loõi

Laøm loõi

Khuoân khoâ

Khuoân töôi

Hình 1-3 Quaù trình saûn xuaát ñuùc trong khuoân caùt.



- Sau khi kim loaïi ñoâng ñaëc, vaät ñuùc ñöôïc hình thaønh trong khuoân, tieán haønh phaùkhuoân, loõi, laøm saïch vaät ñuùc, kieåm tra vaät ñuùc baèng thuû coâng hoaëc baèng maùy.

Kieåm tra vaät ñuùc veà hình daùng, kích thöôùc, chaát löôïng beân trong…

1.4.2 Nhöõng boä phaän chính ñeå ñuùc vaät ñuùc trong khuoân caùt:

1.5 Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng ñeán chaát löôïng vaät ñuùcChaát löôïng vaät ñuùc ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùc chæ tieâu sau ñaây :- Ñoä chính xaùc hình daïng vaø kích thöôùc.- Ñoä nhaün boùng maët ngoaøi.- Chaát löôïng kim loaïi cuûa hôïp kim vaät ñuùc tuøy thuoäc vaøo quaù trình coâng ngheä ñuùc

vaø yeâu caàu saûn phaåm, chaát löôïng vaät ñuùc chòu caùc aûnh höôûng nhö:

a. Hôïp kim ñuùc: Moãi hôïp kim ñuùc coù tính ñuùc toát xaáu khaùc nhau neân chaát löôïngkhaùc nhau. Vì theá khi ñaùnh giaù ñuùng tính ñuùc cuûa hôïp kim chuùng ta seõ coù bieän phaùp coângngheä ñuùc hôïp lyù.

b. Loaïi khuoân ñuùc vaø phöông phaùp ñuùc.

Hình 1-4 Caùc boä phaän cuûa khuoân ñuùc.a) Chi tieát. b) Maãu ñuùc. c) Hoäp loõi. d) Khuoân ñuùc. e) Vaät ñuùc vaø heä thoáng roùt.1. Tai maãu; 2. Loõi; 3. Choát ñònh vò; 4. Hoøm khuoân; 5. Heä thoáng roùt; 6. Vaät ñuùc;

7. Loøng khuoân; 8. Ñaäu ngoùt vaø ñaäu hôi; 9. Hoãn hôïp laøm khuoân; 10. Xieân hôi;11. Loã thoaùt khí cuûa loõi; 12. Maët phaân khuoân.

3



Quaù trình keát tinh kim loaïi vaät ñuùc xaûy ra khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo loaïi khuoân ñuùcvaø phöông phaùp ñuùc.

- Khuoân caùt coù ñoä daãn nhieät thaáp neân kim loaïi nguoäi chaäm taïo ra haït tinh theå cuûavaät ñuùc lôùn. Beà maët loøng khuoân caùt khoâng nhaün neân laøm beà maët vaät ñuùc keùm nhaün boùng.Khi ñoä chòu nhieät cuûa hoãn hôïp keùm seõ gaây ra chaùy caùt treân beà maët vaät ñuùc. Ngöôïc laïi,trong khuoân kim loaïi caáu taïo haït nhoû mòn laøm taêng cô tính vaät ñuùc, nhöng thöôøng gaây ranoäi öùng suaát trong vaät ñuùc vaø deã hoaù cöùng maët ngoaøi caûn trôû quaù trình caét goït.

Maët khaùc, chaát löôïng vaät ñuùc cuõng chòu aûnh höôûng do söû duïng phöông phaùp ñuùckhaùc nhau. Phöông phaùp laøm khuoân baèng tay hay baèng maùy seõ cho ta chaát löôïng vaät ñuùckhaùc nhau. Laøm baèng maùy dó nhieân seõ coù chaát löôïng ñoàng ñeàu, chính xaùc hôn laøm baèngtay. Cuøng moät loaïi khuoân kim loaïi, nhöng phöông phaùp ñieàn ñaày baèng roùt töï do taïo ra chaátlöôïng khaùc vôùi ñieàn ñaày döôùi aùp löïc hoaëc ñieàn ñaày nhôø löïc li taâm.

c. AÛnh höôûng cuûa coâng ngheä ñuùc.

Coâng ngheä ñuùc ñöôïc theå hieän baèng nhöõng bieän phaùp cuï theå theo thöù töï ñoái vôùi töøngloaïi vaät ñuùc. Toång hôïp caùc bieän phaùp trong moät quaù trình saûn xuaát ñeå taïo ra chaát löôïng vaät

ñuùc cao hôn. Thöïc hieän moät coâng ngheä ñuùc hôïp lyù laø theå hieän moät caùch tích cöïc ñeå loaïi boûtôùi möùc toái thieåu caùc khuyeát taät ñuùc.

Coâng ngheä ñuùc bao goàm :

- Coâng ngheä naáu chaûy hôïp kim ñuùc

- Coâng ngheä cheá taïo khuoân vaø loõi.

- Coâng ngheä roùt.

Ngoaøi ra, moät nhaân toá quan troïng nöõa laø naâng cao tay ngheà, hieän ñaïi hoaù quaù trìnhsaûn xuaát, thay ñoåi trang thieát bò.



Chöông 2 (Tham khaûo)

NGUYEÂN LYÙ THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU VAÄT ÑUÙC2.1 Khaùi nieäm:

Vaät ñuùc laø daïng saûn phaåm hình thaønh töø hôïp kim loûng trong loøng khuoân. Söï hìnhthaønh ñoù chòu aûnh höôûng lôùn keát caáu vaät ñuùc.

Khi saûn xuaát ñuùc, keát caáu vaät ñuùc khaùc nhau taùc ñoäng tröïc tieáp ñeán quaù trình coângngheä laøm khuoân, loõi, ñeán söï keát tinh vaät ñuùc, ñeán söï hình thaønh caùc toå chöùc vaø caùc khuyeáttaät.

Nhö vaäy, moät keát caáu ñuùc hôïp lyù seõ taïo ra chaát löôïng vaät ñuùc cao, giaù thaønh haï vaøquaù trình gia coâng tieáp theo ñöôïc ñôn giaûn.

Moät keát caáu kim loaïi (chi tieát) seõ ñöôïc taïo hình baèng ñuùc phaûi baûo ñaûm nhöõng yeâucaàu sau ñaây:

- Baûo ñaûm quaù trình coâng ngheä laøm khuoân vaø loõi ñôn giaûn, thuaän tieän.- Deã xaùc ñònh vò trí loøng khuoân trong khuoân ñuùc ñeå taïo ra höôùng keát tinh ñuùng

nhaèm naâng cao chaát löôïng hôïp kim ñuùc, loaïi boû caùc khuyeát taät ñuùc.

- Baûo ñaûm cho quaù trình coâng ngheä gia coâng caét goït ñöôïc thuaän lôïi.- Baûo ñaûm cô tính cuûa vaät ñuùc.Trong saûn xuaát ñuùc, vaät ñuùc ñöôïc phaân chia theo khoái löôïng goàm: Nhoû, trung bình

vaø lôùn. Trong baûng giôùi thieäu söï phaân chia ñoù vaø saûn löôïng haøng naêm cuûa chi tieát ñuùc(chieác):

Nhoû (Kg) Trung bình (Kg) Lôùn (Kg) Raát lôùn (Kg)

Ñeán 100 100 500 500 5000 >5000

Troïng löôïngvaät ñuùc(KG) Daïng saûn xuaátÑôn chieác Loaït nhoû Loaït vöøa Loaït lôùn Haøngkhoái

Ñeán 20> 20100>100500

>5001.000

Ñeán 300Ñeán 150Ñeán 75Ñeán 50

3003.0001502.000751.00050600

3.00035.0002.00015.0001.0006.0006003.000

35.000200.00015.000100.0006.00040.0003.00020.000

>200.000>100.000>40.000>20.000

Vaät ñuùc ñöôïc phaân chia theo loaïi keát caáu: ñôn giaûn phöùc taïp ôû caùc möùc ñoä khaùcnhau. Xeùt veà ñaëc tröng rieâng cuûa phöông phaùp ñuùc, möùc ñoä ñôn giaûn hay phöùc taïp cuûa keát

caáu vaät ñuùc thöôøng caên cöù vaøo söï taäp trung hay phaân taùn löôïng kim loaïi treân toaøn boä vaätñuùc. Moät caùch töông ñoái hôïp lyù keát caáu vaät ñuùc ñöôïc caên cöù vaøo tyû soá cuûa dieän tích beà maëtF vaø theå tích V cuûa noù.

Neáu moät keát caáu coù F/V lôùn, coù nghóa laø keát caáu coù dieän tích beà maët lôùn, nhieàu gaângôø, thaønh moûng. Loaïi keát caáu nhö vaäy thuoäc loaïi phöùc taïp. Ngöôïc laïi neáu F/V nhoû, coùnghóa laø vaät ñuùc ñöôïc thu goïn laïi. Loaïi naøy thuoäc loaïi ñôn giaûn.



Nhöõng keát caáu vaät ñuùc phöùc taïp gaây khoù khaên nhieàu hôn cho quaù trình laøm khuoân,ñieàn ñaày kim loaïi loûng. Keát caáu caøng thu goïn caøng thuaän tieän hôn.

Moät soá vaät ñuùc coù caùc phaàn keát caáu phöùc taïp vaø ñôn giaûn. Loaïi keát caáu naøy thöôøngkhoù baûo ñaûm chaát löôïng ñuùc cao.

Trong thöïc teá caùc daïng nhö puli, baùnh raêng, goái ñôõ... coù keát caáu ñôn giaûn. Caùc loaïinhö thaân maùy, voû hoäp giaûm toác, voû ñoäng cô.v.v...thuoäc loaïi keát caáu phöùc taïp.

Thoâng thöôøng keát caáu vaät ñuùc cuõng nhö caùc keát caáu ñònh hình khaùc ñeàu do moät soá

boä phaän caáu thaønh. Coù nhöõng boä phaän chính goàm nhöõng phaàn ñeå laép raùp, chòu löïc cao khilaøm vieäc nhö moayô, chaân ñeá, vaønh raêng, truïc ñôõ....nhöõng boä phaän khaùc chæ coù taùc duïnglieân keát nhö thaønh noái, gaân, nan hoa ...Nhôø caùc phaàn naøy maø phaàn chính chòu ñöôïc taùcduïng löïc lôùn, cöùng vöõng, ñoâi khi coøn taïoneân thuøng kín ñeå che hoaëc chöùa.

Treân hình 1-5 Giôùi thieäu moät keátcaáu thuoäc loaïi töông ñoái phöùc taïp goàm 1laø boä phaän laép raùp, ñöôïc noái vôùi vaønhchòu löïc 2 baèng vaùch lieân keát 3. Taát caûtaïo neân moät keát caáu chung.

Thieát keá moät keát caáu khoângnhöõng phaûi xaùc ñònh hôïp lyù hình daùng,kích thöôùc, loaïi tieát dieän sao cho phuø hôïpvôùi khaû naêng laøm vieäc, khaû naêng chòu löïc

maø coøn phaûi thöïc hieän baèng ñuùc ñöôïchôïp lyù. Ngöôøi ta goïi ñoù laø keát caáu coângngheä ñuùc.

2.2 Nguyeân taéc thieát keá keát caáu vaät ñuùc.

Thieát keá moät keát caáu phaûi thoûa maõn moät soá nguyeân taéc sau:

2.2.1 Thieát keá keát caáu thoaû maõn chaát löôïng hôïp kim:

Hôïp kim ñuùc khi chuyeån töø traïng thaùi loûng sangñaëc trong khuoân chòu aûnh höôûng lôùn cuûa keát caáu vaätñuùc. Khi keát caáu khoâng hôïp lyù seõ gaây khoù khaên chovieäc choïn höôùng keát tinh vaø deã gaây ra khuyeát taäp ñuùc.

- Keát caáu choáng xuaát hieän roã co: Nôi xuaát hieän roã

co laø nôi taäp trung kim loaïi nhieàu hôn xung quanh noù.Ñeå ñaùnh giaù löôïng kim loaïi taäp trung nhieàu hay ít ngöôøita duøng khaùi nieäm voøng troøn nhieät. Treân hình 1-6 bieåudieãn caùc voøng troøn nhieät coù ñöôøng kính khaùc nhau.

Neáu söï cheânh leäch ñöôøng kính cuûa voøng troøn lôùn

seõ deã xuaát hieän roã co ôû vuøng coù ñöôøng kính lôùn nhaát.

1

3

2

Hình 1-5 Keát caáu vaät ñuùc 1-Boä phaän laép raùp (Moayô) ; 2-Vaønh chòu löïc ; 3-Vaùch lieân keát.

d1

d2

Hình 1-6Bieåu dieãn voøng troøn nhieät



4

a A

r

2

a A R

Theo kinh nghieäm, neáu trong cuøng keát caáu, khi d1 /d2 >1,5 laø khoâng hôïp lyù.Khi xaùc ñònh tröôùc ñöôïc höôùng keát tinh vaø vò trí cuûa chaân ñaäu ngoùt thì voøng troøn

nhieät caøng leân treân phaûidaàn daàn lôùn hôn ñeå phaùt huy khaû naêng boå ngoùt.

Neân giaûm bôùt löôïng kim loaïi taäp trung ôû nhöõng phaànkhoâng caàn thieát ñeå traùnh roã co (hình 1-7).

Nhöõng keát caáu coù daïng oáng (moayô) khi ñuùc phaûi

ñaët loõi ñeå taïo loã, caàn choïn ñöôøng kính trong vaø ngoaøi hôïp lyù(hình 1-8) ñeå taän duïng khaû naêng tích nhieät cuûa loõi. Neáu loãquaù nhoû so vôùi chieàu daøy thaønh oáng thì khaû naêng ñoâng ñaëctaïi ñoù seõ chaäm hôn vaø deã xuaát hieän roã co. Thöôøng ngöôøi tachoïn tyû leä ñöôøng kính ngoaøi D vaø ñöôøng kính trong d theo:

d> D/2

- Keát caáu choáng xuaát hieän öùng suaát dö.

Xeùt veà maët keát caáu, öùng suaát dö sinh ra donguoäi khoâng ñoàng ñeàu ôû caùc phaàn trong cuøng vaät

ñuùc, do keát caáu ñoù coù ñoä co chieàu daøi lôùn. Do ñoù, ñeåchoáng xuaát hieän roã co phaûi tuaân theo caùc ñaëc ñieåmsau:

Xeùt veà maët keát caáu, öùng suaát dö sinh ra donguoäi khoâng ñoàng ñeàu ôû caùc phaàn trong cuøng vaätñuùc, do keát caáu ñoù coù ñoä co chieàu daøi lôùn. Do ñoù, ñeåchoáng xuaát hieän roã co phaûi tuaân theo caùc ñaëc ñieåmsau:

Thaønh ngoaøi (mm) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25

Thaønh trong (mm) 5 6 8 10 12 12 14 16 18 22

Tæ soá chieàu daøi thaønh Kích thöôùc

A/a 1,75 A/a >1,75C= 0,6AL 6(c-a)

Hình 1-7

d

D

Hình 1-8

a

A

r

R

A L

a

r

c

R



4

a Ar

2

a A R

4

a Ar

2

a A R

C= 0,6AL 4(c-a)

L 4(0,6A-a)

a

r

A

r L

a

a

R

L

A

Hình 1-9 Keát caáu chuyeån tieáp

a

a

r

A

A

Nan hoa nghieâng

Thaønh cong

gaân

Nan hoa cong

a)

b)

c)

Hình 1-10Keát caáu choáng co chieàu daøi vaø bieán daïng.

a

R

c

r

A L



Traùnh caùc keát caáu coù ñoä co chieàu daøi lôùn deã gaây ra bieán daïng hoaëc thaäm chí phaùhuûy baèng caùch taïo caùc gaân cöùng vöõng, thieát keá nhöõng thanh coù ñoä cong hôïp lyù, nhöõng keátcaáu coù nan hoa neân laø soá leû hoaëc daïng nan hoa cong, nghieâng moät goùc so vôùi maët phaúngngang (hình 1-10).

2.2.2 Thieát keá keát caáu baûo ñaûm coâng ngheä laøm khuoân:Coâng ngheä laøm khuoân goàm caùc nguyeân coâng cô baûn nhö: ñaàm chaët hoãn hôïp, ruùt

maãu, laøm loõi vaø laép raùp loõi, laép khuoân. Coâng ngheä laøm khuoân caøng ñôn giaûn, chaát löôïng

vaät ñuùc caøng cao. Keát caáu vaät ñuùc hôïp lyù phaûi thoaû maõn caùc ñieåm sau ñaây:- Keát caáu phaûi ñaûm baûo choïn höôùng ruùt maãu deã daøng, hoaëc chæ phaân boá trong moätloøng khuoân, hoaëc khoâng phaûi laøm maãu rôøi...

Treân hình 1-11 giôùi thieäu caùc keát caáu hôïp lyù vaø khoâng hôïp lyù khi ruùt maãu.

- Keát caáu vaät ñuùc coù soá löôïng loõi caøng ít caøng toát, ñaûm baûo deã ñònh vò khi laép raùp

vaø deã phaù loõi khi dôõ khuoân, laøm saïch.

Hình 1-11Hình a, b. Beân traùi khoâng hôïp lyù. Beân phaûi hôïp lyù

a)b)

Hình 1-12.

a) b)

c) d)

Con maõ



Treân hình 1-12 keát caáu (a) coù hai phaàn loã taùch bieät vaø moät loã phaûi ñaët coâng xoân. Coùtheå söûa laïi keát caáu ñoù nhö (b) maø khoâng coù aûnh höôûng gì ñeán khaû naêng chòu löïc, trong luùcchæ caàn moät loõi lieàn cöùng vöõng vaø deã laép ñaët. Keát caáu (c) coù ba loõi cuõng coù theå söûa laïithaønh keát caáu coù moät loõi chung (d). Tuy vaäy, khoâng phaûi bao giôø cuõng ñuùng, vì neáu gheùp

quaù nhieàu seõ laøm loõi quaù phöùc taïp.Keát caáu vaät ñuùc coù caùc maët bích

hoaëc phaàn nhoâ, neân thieát keá coù cuøng ñoä

cao vaø neân noái lieàn laïi neáu chuùng ôû gaànnhau ñeå deã laøm khuoân (traùnh phaûi laømmaãu rôøi). Treân hình 1-13 keát caáu (a)khoâng hôïp lyù, keát caáu (b) hôïp lyù hôn.

2.2.3 Thieát keá keát caáu thoaû maõncoâng ngheä gia coâng cô vaø laép raùp.

Haàu heát caùc vaät ñuùc ñieàu phaûiqua gia coâng caét goït. Ñeå thuaän tieän choquaù trình caét goït, keát caáu vaät ñuùc phaûi thoûa maõn caùc ñieåm sau ñaây:

Ñaûm baûo gaù laép treân maùy vaø ñoà gaù chaéc chaén vaø thuaän tieän, chính xaùc. Thí duï treânhình 1-14 keát caáu (a) khoâng theå gaù keïp ñeå gia coâng caùc maët A,B ñöôïc. Caàn coù theâm phaànC (b) ñeå duøng noù laøm maët ñònh vò khi keïp chaët treân maâm caëp maùy tieän.

Keát caáu khoâng gaây caûn trôûcho quaù trình caét goït. Treân nhöõngmaët phaúng hoaëc maët cong, neáu chæ

caàn gia coâng caét moät phaàn thì phaànñoù phaûi nhoâ cao hôn moät löôïng ñoädaøy baèng giaù trò löôïng dö gia coângcô (hình 1-15).

Keát caáu ñaûm baûo giaûm löôïng gia coâng caét ñeå giaûm thôøi gian maùy khi caét. Thí duïtaêng theâm kích thöôùc loã ôû phaàn giöõa cuûa loã gia coâng vaø taïo ra noù baèng loõi. Khi gia coângchæ caàn caét hai ñoaïn ôû ñaàu vaø cuoái (hình 1-16a)

a) b)

Hình 1-13

RzRz

Hình 1-14a)b)

Vaáu gaù keïp

Rz

Hình 1-15



Taïo nhöõng beà maët vuoâng goùc vôùi taâm loã khoan ñeå baûo ñaûm khoan loã chính xaùc. Thíduï hai keát caáu treân hình 1-16b,c. Keát caáu (b) coù coâng ngheä khoan khoâng hôïp lyù, coøn keátcaáu (c) hôïp lyù.

Chieàu daøy thaønh vaät ñuùc caàn phaûi ñeàu ñaën, neáu choã daøy vaø choã moûng khaùc nhauquaù nhieàu thì khi keát tinh choã moûng ñoâng ñaëc vaø nguoäi tröôùc, choã daøy ñoâng ñaëc vaø nguoäisau deã gaây ra nöùt. Choã daøy deã sinh roã co. Ví duï phaûi thieát keá laïi thaønh vaät ñuùc cho hôïp lyùnhö hình 1-16 d.

b) c)

Hình 1-16

d)

Rz

Rz

a)



Chöông 3

THIEÁT KEÁ ÑUÙCThieát keá ñuùc laø moät khaâu quan troïng trong quaù trình saûn xuaát ñuùc. Ñaây laø moät söï

toång hôïp caùc kieán thöùc ñeå cuï theå hoaù treân ban veõ vaø tính toaùn trong thuyeát minh.Ngöôøi ta caên cöù vaøo caùc yeáu toá sau ñeå thieát keá:- Loaïi hôïp kim ñuùc: gang, theùp hoaëc hôïp kim maøu....

- Yeâu caàu kyõ thuaät cuûa chi tieát maùy goàm ñoä chính xaùc, ñoä boùng beà maët, chaát löôïnghôïp kim.

- Hình daïng vaø kích thöôùc keát caáu vaät ñuùc vaø khoái löôïng vaät ñuùc.- Daïng saûn xuaát: ñôn chieác, haøng loaït hay haøng khoái.Treân cô sôû ñoù choïn daïng saûn xuaát, phöông phaùp ñuùc vaø tieán haønh thieát keá ñuùc cuï

theå.Moãi moät phöông phaùp ñuùc, coù nhöõng neùt ñaëc tröng rieâng ñeå thieát keá ñuùc phuø hôïp.

Tuy nhieân, ñuùc trong khuoân caùt laø daïng ñuùc phoå bieán vaø cuõng coù nhöõng ñaëc tröng chung

cho quaù trình ñuùc, do ñoù ôû ñaây chæ taäp trung giôùi thieäu thieát keá ñuùc trong khuoân caù t.

3-1 Thaønh laäp baûn veõ ñuùc.Baûn veõ ñuùc veà noäi dung khoâng phaûi laø baûn veõ cheá taïo, nhöng treân cô sôû baûn veõ naøy

ngöôøi ta thaønh laäp ñöôïc moät loaït caùc baûn veõ khaùc nhö: baûn veõ maãu, hoäp loõi, baûn veõ laépkhuoân.

Ñeå thaønh laäp baûn veõ ñuùc, ngöôøi thieát keá phaûi döïa vaøo baûn veõ chi tieát maùy vaø tieánhaønh theo caùc böôùc sau ñaây:

3.1.1 Phaân tích keát caáu:

Nhö chöông hai ñaõ nghieân cöùu, khi thieát keá ñuùc cho moät chi tieát naøo ñoù phaûi tieán

haønh phaân tích keát caáu döïa vaøo nhöõng nguyeân taéc ñaõ xeùt. Döïa vaøo baûn veõ chi tieát hoaëc vaøo moät chi tieát maùy saün coù ñeå phaân tích.- Ñaàu tieân phaûi ñoïc kyõ baûn veõ, nhaän daïng ñuùng chi tieát, ghi nhaän nhöõng ñieàu kieän

kyõ thuaät ñaõ ghi trong baûn veõ chi tieát, vaät lieäu cheá taïo chi tieát, thaäm chí phaûi hình dung caûvò trí cuûa chi tieát ñoù trong thieát bò, yeâu caàu chòu löïc vaø caùc yeâu caàu khaùc…

- Döï kieán tröôùc sô boä quy trình gia coâng caét goït chi tieát ñoù treân caùc loaïi maùy coângcuï. Xaùc ñònh nhöõng phaàn beà maët phaûi gia coâng, nhöõng maët chuaån coâng ngheä...

Quaù trình phaân tích keát caáu cho pheùp ñaùnh giaù tính hôïp lyù hoaëc chöa hôïp lyù cuûa keátcaáu vaät ñuùc töø ñoù neáu cho pheùp coù theå thay ñoåi moät phaàn keát caáu nhaèm:

+ Ñôn giaûn hoaù keát caáu taïo ñieàu kieän deã ñuùc hôn nhö löôïc boû caùc raõnh then, raõnhluøi dao, caùc loã nhoû quaù khoâng ñaët loõi ñöôïc v.v...

+ Taêng hoaëc giaûm ñoä daøy thaønh vaät ñuùc, caùc gaân gôø, caùc phaàn chuyeån tieáp cho phuøhôïp vôùi caùc nguyeân taéc ñaõ xeùt. Vieäc thay ñoåi noù chæ coù lôïi maø khoâng laøm aûnh höôûng ñeánkhaû naêng chòu löïc hoaëc ñieàu kieän laøm vieäc.

Caàn löu yù raèng, khoâng neân coi vieäc ñôn giaûn hoaù chi tieát maø laøm sai khaùc quaù möùc

keát caáu ban ñaàu cuûa chi tieát maùy. Coá gaéng sao cho hình daùng vaø kích thöôùc caøng gaàn vôùichi tieát maùy caøng toát.



3.1.2.Xaùc ñònh maët phaân khuoân:

Maët phaân khuoân laø beà maët tieáp xuùc cuûa caùc nöûa khuoân vôùi nhau (thöôøng laø maët tieáp xuùc giöõa khuoân treân vaø khuoân döôùi). Maët phaân khuoân xaùc ñònh vò trí vaät ñuùc trong khuoân.Kyù hieäu baèng gaïch xanh, muõi teân T chæ phaàn vaät ñuùc thuoäc khuoân treân, coøn D thuoäc veàkhuoân döôùi.

Maët phaân khuoân coù theå laø maët phaúng, maët baäc hoaëc cong baát kyø. Nhöõng vaät ñuùckhaùc nhau coù maët phaân khuoân choïn khaùc nhau. Coù theå trong khuoân ñuùc coù moät hoaëc coù

vaøi ba maët phaân khuoân. Noù laø yeáu toá quan troïng, bôûi vì nhôø maët phaân khuoân ta coù theå taïoloøng khuoân chính xaùc, laép raùp loõi deã daøng, taïo hình heä thoáng daãn kim loaïi loûng vaøo khuoânchính xaùc.v.v… Toùm laïi maët phaân khuoân laø yeáu toá caàn thieát khoâng theå thieáu ñöôïc. Ñeå choïnmaët phaân khuoân hôïp lí phaûi döïa treân moät soá nguyeân taéc chung sau ñaây:

a.Choïn maët phaân khuoân döïa vaøo coâng ngheä laøm khuoân.

Coâng ngheä laøm khuoân goàm ruùt maãu, söûa chöõa loøng khuoân, ñònh vò loõi neáu coù vaø laépcaùc nöûa khuoân. Vì vaäy, phaûi ñaûm baûo ñöôïc caùc ñieåm sau:

- Choïn maët phaân khuoân qua tieát dieän coù dieän tích lôùn nhaát (theo vò trí ñaët maãu) ñeåruùt maãu deã daøng, khoâng bò vöôùng, khoâng taïo ra ma saùt giöõa maãu vaø khuoân quaù lôùn.

- Choïn maët phaân khuoân laøm sao cho loøng khuoân laø noâng nhaát ñeå vöøa deã ruùt maãuvöøa deã söûa chöõa loøng khuoân, nhaát laø caùc vaät ñuùc coù thaønh moûng taïo thaønh khuoân raát haïnheïp. Thí duï hai vaät ñuùc nhö hình veõ (hình 1-17). Hình (a) coù hai phöông aùn vaø hình (b)cuõng coù hai phöông aùn.

Loøng khuoân noâng coøn coù lôïi khi ñieàn ñaày kim loaïi loûng. Noù seõ taïo ra doøng chaûy eâmít laøm hoûng khuoân.

- Nhöõng keát caáu coù loøng khuoân phaân boá ôû caû khuoân treân vaø khuoân döôùi, neân choïnloøng khuoân treân noâng hôn (hình 1-18). Nhö vaäy seõ deã laøm khuoân, deã laép khuoân.

A

B

A

B

Hình 1-17

a) b)



- Maët phaân khuoân neânchoïn maët phaúng, traùnh caùc maëtbaäc, hay maët cong. Bôûi vì maëtbaäc vaø cong khoù laøm, phaûi coù

hoøm khuoân thích hôïp.Hình 1-19 choïn theo phöôngaùn A toát hôn B.

b. Choïn maët phaânkhuoân döïa vaøo ñoächính xaùc cuûa loøngkhuoân.

Ñoä chính xaùc vaät ñuùc phuïthuoäc vaøo ñoä chính xaùc cuûa loøngkhuoân. Do ñoù, phaûi ñaûm baûo caùcmaët sau:

+ Loøng khuoân toát nhaát laøchæ phaân boá trong moät hoømkhuoân. Ñieàu naøy traùnh ñöôïc saisoá khi raùp khuoân.

Nhöõng vaät ñuùc coù nhieàutieát dieän khaùc nhau neáu yeâu caàuñoàng taâm cao ngöôøi ta coù theå duøng phaàn ñaát phuï ñeå ñaët toaøn boä vaät ñuùc trong moät hoømkhuoân (hình 1-20 a). Mieáng ñaát phuï seõ laøm thay ñoåi phaàn naøo hình daïng maãu ñeå taïo ra tieát

dieän lôùn nhaát taïi maët phaân khuoân.

- Nhöõng vaät ñuùc coù loõi, neân boá trí sao cho vò trí cuûa loõi laø thaúng ñöùng (hình 1-20 b).Nhö vaäy seõ deã ñònh vò loõi chính xaùc, traùnh ñöôïc taùc duïng löïc cuûa kim loaïi loûng laøm bieándaïng thaân loõi, deã kieåm tra khi laép raùp.

BT

DA

D

T

Hình 1-18

B

A

Hình 1-19

Mieáng ñaát phuï

B

T

D

T

DA

a) b)

A

Hình 1-20



- Soá löôïng maët phaân khuoân caøng ít caøng baûo ñaûm chính xaùc. Tröôøng hôïp phaûi choïnhai maët phaân khuoân nhö hình 1-21, neân cho toaøn boä vaät ñuùc ôû khuoân giöõa. Ñaët nhö vaäy duøcaùc nöûa khuoân coù bò xeâ dòch khi laép raùp cuõng khoâng aûnh höôûng ñeán loøng khuoân cô baûn.

- Khoâng choïn maët phaân khuoân qua choã coù tieát dieän thay ñoåi. Vì nhö vaäy seõ khoù

phaùt hieän sai leäch taâm giöõa caùc beà maët, ñoàng thôøi gaây khoù khaên khi gia coâng caét goït. Thíduï nhöõng keát caáu coù daïng nhö hình 1-20 b neân choïn phöông aùn A (phöông aùn B khoâng hôïplyù).

c. Choïn maët phaân khuoân döïa vaøochaát löôïng hôïp kim ñuùc:

Khi keát tinh töø kim loaïi loûng trongkhuoân ñuùc bao giôø cuõng coù höôùng töø döôùi leântreân vaø töø xung quanh vaøo giöõa. Maët treân cuøngkeát tinh chaäm nhaát. Vì vaäy, caàn phaûi ñaûm baûocaùc nguyeân taéc:

- Nhöõng beà maët quan troïng caàn chaátlöôïng cao hoaëc boá trí ôû döôùi hoaëc ôû hai beân.

Beà maët treân nguoäi sau cuøng neân chöùa nhieàu taïpchaát.

- Choïn maët phaân khuoân sao cho höôùngkeát tinh töø xa chuyeån daàn veà chaân ñaäu ngoùt hoaëc heä thoáng roùt. Noùi caùch khaùc laø neân ñaëtcaùc phaàn thaønh moûng xuoáng döôùi vaø chaân ñaäu ngoùt hay heä thoáng roùt ñaët ôû choã taäp trungkim loaïi vaø cao nhaát.

- Choïn maët phaân khuoân phaûi tính ñeán vò trí ñaët heä thoáng roùt ñeå baûo ñaûm kim loaïiloûng ñieàn ñaày nhanh, ñoàng ñeàu, khoâng taïo doøng chaûy roái laøm hoûng khuoân. Trong thöïc teá

coù theå coù ba vò trí roùt: Töø treân xuoáng ( hình 1-22a), beân hoâng ( hình 1-22b ) vaø töø döôùileân (roùt xi phoâng) ( hình 1-22c ). Chuù yù raèng choã daãn kim loaïi loûng vaøo naèm saùt ngang

maët phaân khuoân (hình 1-22).

T

G

G

D

Hình 1-21



3.1.3 Xaùc ñònh caùc ñaïi löôïng cuûa baûn veõ vaät ñuùc.a.Löôïng dö gia coâng caét goït: laø phaàn kim loaïi doâi ra treân vaät ñuùc ñeå khi caét boû ñi

seõ coù ñoä chính xaùc kích thöôùc vaø ñoä boùng beà maët ( tra baûng Soå tay coâng ngheä cheá taïo maùytaäp 1) .

Nhöõng beà maët khoâng ghi ñoä boùng beà maët (thoâ) seõ khoâng xaùc ñònh löôïng dö.Löôïng dö gia coâng ñaët treân vaät ñuùc phuï thuoäc vaøo kích thöôùc vaät ñuùc, vaøo vò trí caùc

beà maët vaät ñuùc trong khuoân, vaøo ñoä chính xaùc ñuùc vaø daïng saûn xuaát.Löôïng dö ñaët treân caùc ma ët treân cuûa vaät ñuùc coù giaù trò lôùn hôn maët beân vaø döôùi.Daïng saûn xuaát ñôn chieác, haøng loaït nhoû coù giaù trò löôïng dö lôùn. Laøm khuoân baèng

tay, maãu goã, coù giaù trò löôïng dö lôùn hôn so vôùi laøm baèng maùy, maãu kim loaïi.Ñuùc trong khuoân caùt, caáp chính xaùc thaáp hôn (caáp 3) khi ñuùc ñaët bieät. Phöông phaùp

ñuùc ñaët bieät coù theå ñaït ñöôïc caáp 2 hay caáp 1.b. Ñoä doác ruùt maãu (goùc thoaùt khuoân):

Treân caùc thaønh ñöùng (vuoâng goùc vôùi maët phaân khuoân) caàn coù ñoä doác ruùt maãu goïi laøñoä doác ñuùc. Giaù trò ñoä doác caøng lôùn caøng deã ruùt maãu nhöng noù seõ laøm sai leäch hình daïngvaø laøm taêng söï hao phí kim loaïi vaät ñuùc. Vì vaäy veà nguyeân taéc khi thieát keá vaät ñuùc coù theåtheo baûng döôùi ñaây, chieàu cao thaønh khuoân lôùn, ñoä doác ruùt maãu phaûi nhoû. Khi söû duïng vaätlieäu maãu khaùc nhau, phöông phaùp ñuùc khaùc nhau, giaù trò ñoä doác khaùc nhau ( goùc nghieâng tra baûng Soå tay coâng ngheä cheá taïo maùy taäp 1).

Daïng ñoä doác Ñoä doác laøm taêngkích thöôùc vaät ñuùc Ñoä doác trung bình Ñoä doác laøm giaûmkích thöôùc vaät ñuùc

a)c)

b)Hình 1-22

a) Roùt töø treân xuoáng. b) Roùt beân hoâng. c) Roùt töø döôùi leân.



2)

5

1

3

1(

bar

Sô ñoà ñoä doác

Aùp duïng Cho beà maët caàn gia

coâng cô

Cho beà maët khoâng

gia coâng cô

Cho beà maët khoâng

gia coâng cô

c. Goùc ñuùc laø goùc tieáp giaùp giöõa hai beàmaët giao nhau cuûa vaät ñuùc (hình 1-23).

Goùc ñuùc ñaûm baûo cho khuoân khoâng bò vôõkhi ruùt maãu vaø vaät ñuùc khoâng bò nöùt khi ñoâng ñaëctrong khuoân. Goùc ñuùc cuõng giuùp cho maãu naâng

cao ñoä beàn, deã ruùt maãu.Trò soá baùn kính löôïn ngoaøi R vaø baùn kính

löôïn trong r coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc kinhnghieäm hoaëc tra baûng Soå tay coâng ngheä cheá taïomaùy taäp 1.

Goùc trong :Goùc ngoaøi : R= r+b

Trong ñoù: a,b laø chieàu daøy thaønh vaät ñuùcgiao nhau ( a>b )d. Dung sai vaät ñuùc: laø sai soá cuûa kích thöôùc vaät ñuùc cho pheùp so vôùi kích thöôùc

danh nghóa (tra baûng Soå tay coâng ngheä cheá taïo maùy taäp 1) .Dung sai cuûa vaät ñuùc phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá : phöông phaùp ñuùc, loaïi khuoân

ñuùc, loaïi maãu, hoäp loõi... Dung sai thaønh phaàn treân caùc khaâu kích thöôùc phaûi phuø hôïp vôùidung sai khaâu kheùp kín.

Khi ñuùc trong khuoân caùt, sai soá kích thöôùc khaù lôùn. Nguyeân nhaân do ñoä laéc ( rung )khi ruùt maãu, ñoä co khi saáy khuoân vaø loõi, do ñoä luùn cuûa hoãn hôïp khi chòu aùp löïc cuûa kimloaïi loûng trong khuoân.

3.1.4. Xaùc ñònh loõi vaø goái loõi:

a. Loõi: duøng ñeå taïo loã hoaëc phaàn loõm trong vaät ñuùc. Phaàn ñaët loõi ñaõ xaùc ñònh khichoïn maët phaân khuoân.

Ñeå xaùc ñònh soá löôïng loõi, khi thieát keá ñuùc caàn tuaân theo caùc qui ñònh sau ñaây:

- Nhöõng loã caàn gia coâng caét goït, tuøy theo daïng saûn xuaát, neáu kích thöôùc nhoû coù theåkhoâng caàn ñaët loõi maø ñuùc lieàn. Thí duï khi saûn xuaát ñôn chieác caùc loã coù ñöôøng kính50mm, saûn xuaát haøng loaït 30mm, saûn xuaát haøng khoái 20mm coù theå ñuùc lieàn, vieäc

taïo loã seõ do gia coâng caét goït ñaûm nhieäm.-Caùc baäc daøy hôn 25 mm vaø caùc raõnh coù chieàu saâu 6 mm treân caùc vaät ñuùc nhoû

vaø vöøa ñeàu ñöôïc taïo neân ngay töø khi ñuùc.- Nhöõng loã khoâng caàn gia coâng caét goït caàn phaûi ñaët loõi duø cho kích thöôùc loã nhoû.

h

h / 2

b

r

a

Hình 1-23Goùc ñuùc

h



- Soá löôïng loõi caøng ít caøng toát. Ñeå ñaûm baûo nguyeân taéc naøy coù theå thay theá loõibaèng nhöõng phaàn nhoâ cuûa khuoân ( hình 1-24 )

Neáu D/H 0,85 coù theå thay loõi baèng phaàn nhoâ cuûa khuoân döôùi (hình 1-24 b).Neáu D/H > 3 coù theå thay loõi baèng phaàn nhoâ cuûa khuoân treân (hình 1-24 c).

Duøng uï caùt thay loõi baûo ñaûm ñoä chính xaùc cuûa khuoân ñuùc, giaûm bôùt ñöôïc hoäp loõi vaøthôøi gian laøm loõi, nhöng phaàn nhoâ gaây phaàn naøo khoù khaên cho moät soá nguyeân coâng laømkhuoân vaø laép raùp khuoân.

Nhöõng loõi lôùn coù ñoä phöùc taïp cao, coù tieát dieän thay ñoåi nhieàu coù theå keát hôïp caûphaàn nhoâ vaø loõi.

b. Thieát keá goái loõi: Goái loõi laø boä phaän ñeå ñònh vò loõi trong khuoân ñuùc. Vì vaäy goáiloõi phaûi ñaûm baûo ñònh vò chính xaùc vaø cöùng vöõng, phaûi deã laép raùp loõi vaøo khuoân.Caên cöù vaøo vò trí cuûa loõi trong khuoân, ngöôøi ta chia ra hai loaïi cô baûn: loõi ñöùng vaø loõi

ngang. Töø ñoù, goái loõi cuõng phaûi thieát keá phuøhôïp vôùi daïng loõi treân.

- Loõi ñöùng: goái loõi ñöôïc ñònh vò theohöôùng vuoâng goùc vôùi maët phaân khuoân naèm

ngang. Thöôøng laøm goái loõi hình coân (hình 1-

25) coù kích thöôùc ñaûm baûo: h h1 , . Goái loõi phía döôùi taùc duïng leân khuoân

döôùi baèng chính khoái löôïng cuûa loõi. Goái loõitreân chæ taùc duïng leân khuoân treân khi coù löïc

ñaåy kim loaïi loûng taùc duïng vaøo loõi. Vì theá haigoái loõi döôùi vaø treân coù kích thöôùc khaùcnhau vaø coù theå coù caáu taïo khaùc nhau(hình 1-26).Ñeå deã laép raùp, traùnh vôõ khuoân, loõi thìgiöõa loõi vaø khuoân coù khe hôû S1 , S2 , S3. Goái loõi döôùi deã laép raùp hôn, nhöng phaûibaûo ñaûm ñoä chính xaùc vaø tính oån ñònh,

D

H

a) b)Hình 1-24

Phaàn nhoâ khuoân

c)

Hình 1-25Goái loõi ñöùng hình coân.

S3

S 2

h

h

S1

1 5 2 D0 75D1

D D



neân goùc coân beù hôn, chieàu cao goái loõi h lôùn hôn so vôùi goái loõi treân. Ñoái vôùi nhöõng loõi ñöùng coù tyû leä chieàu cao treân ñöôøng kính thaân loõi lôùn, ñeå traùnh maát oån

ñònh, ngöôøi ta thieát keá loõi coù ñeá (hình 1-26).- Loõi ngang: coù goái loõi phaân boá caû ôû khuoân treân vaø khuoân döôùi ôû choã maët phaân

khuoân. Ñeå baûo ñaûm chính xaùc, goái loõi ngang coù tieát dieän ñuû ñeå choáng laïi chính troïng löôïngcuûa caû loõi. Tieát dieän ngang cuûa goái loõi ngang coù theå laø troøn, vuoâng vaø nhöõng daïng ñònhhình khaùc.

Ñeå deã laép raùp vaø traùnh vôõ khuoân, loõi, giöõa loõi vaø khuoân cuõng coù khe hôû S1, S2, S3.Kích thöôùc, goùc ñoä goái loõi cuõng phaûi baûo ñaûm nhö loõi ñöùng, nghóa laø:

h h1 , Treân hình 1- 27, 1-28 giôùi thieäu moät vaøi loaïi goái loõi.

Moät soá tröôøng hôïp caàn xaùc ñònh chính xaùc vò trí toïa ñoä cuûa loõi, ngöôøi ta thieát keá goái

loõi coù khi goàm hai loaïi:+ Goái loõi coù khoaù choáng xoay (hình 1-29a).+ Goái loõi coù khoaù choáng dòch chuyeån doïc (hình 1-29b).



Baøi taäp veà veõ baûn veõ thieát keá ñuùc, khuoân ñuùc cuûa chi tieát sau:

T

D

Hình 1-27Goái loõi ngang hình truï

S1

h

h 1 S

2

S 2

S1

Hình 1-28

Goái loõi ngang hình 6 caïnh

D

Hình 1-29

Goái loõi coù khoùa.a) Khoùa choáng xoay.

b) Khoùa choáng dòchdoïc.

a)

b)

0 5 0

8 D



Ví duï veà thieát keá ñuùc chi tieát sau (hình 1-30 vaø 1-31):

Hình 1- 30 Baûn veõ chi tieát:

Goái ñôõ: GX 15-32

2

12

90

11

90

25

R8

R20

5 0

80

60

2

1 0

2 5

80

60

RZ20

R Z -

RZ -

RZ20

R40

18

Baûn veõ chi tieát GOÁI ÑÔÕ Vaät lieäu: GX15-32.

Loaïi hình saûn xuaát haøng loaït.



150 1,515

37 1

120 1,5

60 1,5

32 1,5

8 0 1 , 5

6 0 1 , 5

6

4

6

4

4 0

2 5

100

701030

7 0 1 , 5

T

D

Hình 1-31 Baûn veõ thieát keá ñuùc.



3.2 Thieát keá maãu vaø hoäp loõi:

3.2.1 Thieát keá maãu: Maãu laø boä phaän cô baûn trong boä maãu. Moät boä maãu bao goàm: maãu (hình 1-32), maãu

heä thoáng roùt, ñaäu hôi, ñaäu ngoùt vaø taám maãu.Maãu laø boä phaän taïo ra loøng khuoân ñuùc khi laøm khuoân. Maãu seõ in hình trong khuoân

ñeå taïo ra maët ngoaøi cuûa vaät ñuùc ñaõ thieát keá. Tröø phaàn tai maãu ñeå taïo ra vò trí gaùc goái loõi,

hình daïng vaø kích thöôùc maãu töông öùng vôùi maët ngoaøi cuûa vaät ñuùc.Baûn veõ maãu:Caên cöù vaøo baûn veõ ñuùc ñeå thaønh laäp baûn veõ cuûa maãu. Nhöõng caên cöù ñoù laø:- Maët phaân khuoân.- Hình daùng vaø kích thöôùc maët ngoaøi cuûa vaät ñuùc.- Hình daïng vaø kích thöôùc cuûa goái loõi neáu coù, keå caû nhöõng loõi phuï hoaëc mieáng ñaát

phuï ñöôïc thieát keá khi choïn maët phaân khuoân.- Vaät lieäu döï ñònh ñeå cheá taïo maãu.Töø ñoù, trình töï caùc böôùc ñeå veõ baûn veõ maãu nhö sau:+ Xaùc ñònh maët phaân maãu: Ña soá maãu ñuùc coù maët phaân maãu truøng vôùi maët phaân

khuoân. Tröôøng hôïp ñaëc bieät maãu coù theå cheá taïo döôùi daïng nhieàu phaàn thaùo rôøi. Phaûi phaânñònh roõ maãu treân vaø maãu döôùi keå caû tröôøng hôïp maët phaân khuoân laø maët ñoái xöùng.

+ Xaùc ñònh hình daïng vaø kích thöôùc tai maãu Tai maãu seõ in hình trong khuoân ñeå taïo ra choã töïa cho goái loõi. Phaûi döïa vaøo hình

daïng goái loõi, khe hôû giöõa loõi vaø khuoân vaø quaù trình laép raùp khuoân ñeå thieát keá tai maãu. Saisoá kích thöôùc tai maãu seõ daãn ñeán sai soá kích thöôùc cuûa loøng khuoân ñuùc.

+ Kích thöôùc vaø dung sai kích thöôùc maãu: Moãi moät phaàn maãu rieâng bieät coù kíchthöôùc boä phaän cuûa chuùng . Nhöõng kích thöôùc bò chia ra do maët phaân maãu khi gheùp laïi phaûitöông öùng vôùi kích thöôùc vaät ñuùc. Nhöõng kích thöôùc quan troïng phaûi xaùc ñònh dung sai.

Dung sai thaønh phaàn phaûi phuø hôïp vôùi dung sai cuûa moät khaâu kheùp kín.Caàn löu yù raèng, kim loaïi loûng khi chuyeån sang ñaëc seõ co laïi. Nhö vaäy, neáu laáy ñuùngcaùc kích thöôùc ôû baûn veõ vaät ñuùc sao la ïi cho baûn veõ maãu thì vaät ñuùc seõ huït kích thöôùc do congoùt. Vì vaäy phaûi laøm loøng khuoân roäng hôn, do ñoù kích thöôùc maãu phaûi taêng leân moät löôïngtöông öùng vôùi ñoä co cuûa töøng hôïp kim. Hôïp kim khaùc nhau thì heä soá co cuõng khaùc nhau:Gang xaùm 1 %. Theùp 2 %. Gang traéng 1,5 %. Hôïp kim ñoàng vaø nhoâm 1,5 %. Tuy nhieân, khi ghi treân baûn veõ vaãn laáy soá lieäu theo baûn veõ ñuùc (khi cheá taïo maãu ngöôøi taphaûi duøng thöôùc tyû leä tuøy thuoäc vaøo loaïi hôïp kim ñuùc khaùc nhau).

+ Caáu taïo cuûa maãu: ñeå thöïc hieän ñaày ñuû moät baûn veõ cheá taïo, phaûi xaùc ñònh töø ñaàuvaät lieäu cheá taïo noù (goã, kim loaïi...)

Nhöõng maãu nhoû neáu laø goã coù theå duøng goã lieàn. Neáu maãu phöùc taïp, deã bieán daïngphaûi cheá taïo baèng gheùp goã traùi thôù. Neáu kích thöôùc vaø khoái löôïng maãu lôùn ñeå tieát kieämvaät lieäu vaø giaûm khoái löôïng maãu coù theå laøm roãng beân trong.

+ Phaàn ñònh vò khi gheùp maãu: Nhöõng maãu troøn xoay coù maët phaân maãu vuoâng goùctruïc taâm chæ caàn laøm moät choát ñònh vò (hình 1-32b). Ñoái vôùi caùc loaïi khaùc phaûi duøng 2 hoaëc3 choát ñònh vò. Veà nguyeân taéc khoaûng caùch giöõa caùc choát caøng xa nhau, ñònh vò caøng chínhxaùc. Caáu taïo choát vaø loã choát phaûi coù kích thöôùc hôïp lyù ñeå ruùt vaø deã laép.



Ngoaøi ra, treân baûn veõ maãu phaûi xaùc ñònh theâm ñoä nhaün boùng beà maët, maøu sôn cuûa caùc boäphaän cuûa maãu .

Treân hình veõ 1-32 c giôùi thieäu baûn veõ maãu cuûa chi tieát ñuùc hình 1-30.

3.2.2 Thieát keá loõi vaø hoäp loõi:

Loõi laø moät boä phaän cuûa khuoân ñuùc ñeå taïo ra phaàn loã hoaëc phaàn loõm caàn coù trongvaät ñuùc. Do ñoù loõi coù hình daïng vaø kích thöôùc töông öùng vôùi phaàn loã hoaëc loõm caàn coù ñoù.

Loõi coù theå baèng kim loaïi hoaëc baèng hoãn hôïp caùt.

Treân hình veõ 1-33 giôùi thieäu caáu taïo moät loõi caùt ñôn giaûn.Ñeå thieát keá hoäïp loõi, tröôùc heát phaûi xaùc ñònh ñöôïc hình daïng vaø kích thöôùc loõi (thaân loõi vaøcaùc goái loõi), sau ñoù phaûi tính ñeán caáu taïo cuûa xöông loõi vaø hình daïng kích thöôùc raõnh thoaùtkhí. Hoäp loõi ngoaøi vieäc taïo ra loõi coù ñoä chính xaùc veà hình daùng, kích thöôùc, coøn phaûi tínhñeán thao taùc ñaët xöông, ñieàn ñaày hoãn hôïp, ñaàm chaët, taïo raõnh hay loã thoaùt khí vaø cuoáicuøng laø laáy loõi ra khoûi hoäp.

Hình 1-32a) Maãu goã b) Maãu coù 1 choát ñònh vò c) Maãu coù 2 choát .

b)a)

9 0 + 0 , 8

7

4 0 + 0 , 7

4

150+0,87

60+0,7432+50

7

o

15+0,50

32+0,60

6 0 + 0 , 7

4

D

T

10o

2 5 + 0 , 5

0

c)



Ngöôøi ta thöôøng thieát keá ba loaïi hoäp loõi: Hoäp loõi nguyeân ñeå taïo loõi ñôn giaûn, daïngcoân, hoäp loõi hai nöûa ñeå taïo loõi hình truï, coù chieàu daøi tuøy yù, hoäp loõi laép gheùp ñeå cheá taïoloõi phöùc taïp, coù theå tích lôùn (xem phaàn laøm loõi).

+ Thaønh laäp baûn veõ hoäp loõi.Baûn veõ hoäp loõi cuõng laø baûn veõ cheá taïo neân phaûi ñaùp öùng ñaày ñuû caùc qui öôùc veõ kyõ

thuaät veà baûn veõ cheá taïo. Sau khi ñaõ xaùc ñònh ñöôïc hình daïng, kích thöôùc thaân loõi vaø goáiloõi, trình töï thieát keá hoäp loõi phaûi theo caùc böôùc sau:

- Xaùc ñònh maët phaân hoäp loõi: Moät phaàn naøo ñoù beà maët naøy cuõng tuaân theo moät soánguyeân taéc choïn maët phaân khuoân: Maët phaân hoäp loõi phaûi laø beà maët ñi qua tieát dieän lôùnnhaát cuûa loõi, loøng hoäp loõi phaûi noâng ñeå deã laáy loõi ra khoûi hoäp, deã ñieàn ñaày hoãn hôïp loõi, deãñaët xöông loõi...

Coù theå xaùc ñònh maët phaân hoäp loõi laø thaúng ñöùng khi loõi coù chieàu daøi khoâng lôùn quaùso vôùi kích thöôùc ngang. Nhöõng loõi daøi neân choïn maët phaân hoäp loõi naèm ngang.

Ñieàu caàn löu yù laø sau khi ñaõ ñaàm chaët ñoä beàn vaø ñoä cöùng beà maët cuûa loõi töôi coønraát thaáp, neân choïn maët phaân hoäp loõi sao cho khi thaùo loõi khoâng laøm hoûng noù.

- Kích thöôùc vaø dung sai kích thöôùc hoäp loõi khaùc vôùi maãu, caùc loõi coù daïng ñoái xöùng

qua maët phaân hoäp loõi, chæ caàn trình baøy moät nöûa hoäp loõi vaø kích thöôùc cuûa phaàn loøng hoäploõi phaûi tính ñeán ñoä co khi saáy loõi vaø traùnh laøm huït kích thöôùc loã cuûa vaät ñuùc (hình 1-34giôùi thieäu baûn veõ hoäp loõi goã cho chi tieát ñuùc 1-30)

3.2.3 Vaät lieäu laøm hoäp loõi.

Keå caû maãu vaø hoäp loõi ñeàu coùtheå cheá taïo baèng goã baèng kim loaïihoaëc moät soá vaät lieäu khaùc nhö chaátdeûo, xi maêng, thaïch cao...

Choïn vaät lieäu thöôøng döïa

vaøo daïng saûn xuaát, yeâu caàu chaátlöôïng, kích thöôùc, khoái löôïng vaøthöïc teá cuûa nôi saûn xuaát. ÔÛ nöôùc tacoù theå duøng goã caùc loaïi ñeå laøm maãuvaø hoäp loõi phöùc taïp, lôùn vì goã deãlaøm, nheï. Nhöng goã choáng moøn, hayhö hoûng do cong veânh, nöùt neû, thaám nöôùc, muïc...Nhöõng loaïi coù kích thöôùc nhoû, khoái

Hình 1-33 Caáu taïo loõi caùt.1. Xöông kim loaïi 2.Hoãn hôïp caùt 3. Raõnh thoaùt khí

2 31

Hình 1-34Hoäp loõi goã.



löôïng khoâng quaù lôùn coù theå duøng maãu kim loaïi (gang, theùp cacbon, hay duøng nhaát laø hôïpkim nhoâm ñuùc: Al-Si hay coøn goïi laø hôïp kim silumin). Maãu vaø hoäp loõi kim loaïi neân caáutaïo roãng ñeå giaûm khoái löôïng vaø tieát kieäm kim loaïi.

Treân hình 1-32 b giôùi thieäu caùch gheùp goã ñeå laøm maãu, laøm hoäp loõi goã (hình1-34)vaø hoäp loõi baèng kim loaïi (hình1-35).

3.3 Thieát keá heä thoáng roùt vaø ñaäu hôi, ñaäu ngoùt.

3.3.1 Heä thoáng roùt.

Heä thoáng roùt laø moät boä phaän quan troïng cuûa khuoân ñuùc ñeå daãn kim loaïi loûng ñieànñaày loøng khuoân (hình 1-36).

a.Yeâu caàu cuûa heä thoáng roùt.Khi thieát keá heä thoáng roùt phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu sau ñaây:- Doøng chaûy cuûa kim loaïi phaûi eâm, khoâng gaây va ñaäp, baén toeù, khoâng taïo xoaùy vaø

phaûi lieân tuïc.- Khoâng daãn xæ, khí hoaëc caùc taïp chaát vaøo loøng khuoân.- Ñieàn ñaày khuoân nhanh, khoâng laøm hao phí nhieät laøm giaûm ñoä chaûy loaõng cuûa hôïp

kim ñuùc.

- Ñieàu hoøa ñöôïc nhieät trong toaøn boä loøng khuoân taïo ñieàu kieän ñoâng ñaëc theohöôùng lôïi nhaát, ñoàng thôøi coù khaû naêng boå sung kim loaïi.

- Khoâng hao phí nhieàu kim loaïi cho heä thoáng roùt.Tuøy thuoäc vaøo loaïi khuoân, phöông phaùp ñuùc vaø loaïi hôïp kim ñuùc phaûi thieát keá sao

cho töông ñoái hôïp lí. Trong thöïc teá saûn xuaát, ngöôøi ta thöôøng duøng ba loaïi: Roùt beân hoâng,roùt tröïc tieáp töø treân xuoáng vaø roùt töø döôùi leân (kieåu xi phoâng) ( xem hình 1-22 trang23).

6

Hình 1-36 a) Heä thoáng roùt. b) Vaät ñuùc vaø heäthoáng roùt.

1. Coác roùt 2. OÁng roùt 3. Raõnh loïc xæ 4. Raõnhdaãn 5. Ñaäu hôi 6. Vaät ñuùc.



- Roùt tröïc tieáp ít duøng, maët duø caáu taïo ñôn giaûn, deã cheá taïo. Chæ duøng trong tröôøng



hôïp ñuùc vaät ñuùc ñôn giaûn: phoâi puli, phoâi baùnh raêng....- Roùt kieåu xi phoâng baûo ñaûm doøng chaûy eâm, coù khaû naêng boå sung kim loaïi cho

vuøng döôùi cuûa vaät ñuùc. Nhöng loaïi naøy khoù cheá taïo, chæ duøng thích hôïp trong caùc loaïikhuoân kim loaïi, ñuùc vaät nhoû.

- Loaïi roùt beân hoâng (roùt ngang) thoâng duïng hôn caû.b. Caáu taïo heä thoáng roùt:

Treân hình 1-37 laø caáu taïo moät heä thoáng roùt tieâu chuaån bao goàm: coác roùt 1, oáng roùt

2, raõnh loïc xæ 3 vaø caùc raõnh daãn 4.

- Coác roùt laø phaàn treân cuøng cuûa heä thoáng. Noù coù taùc duïng chöùa phaàn kim loaïi loûngkhi chaûy tieáp vaøo boä phaän döôùi nhaèm loaïi boû moät phaàn taïp chaát, xæ noåi treân maët. Coác roùtcoøn höùng doøng chaûy kim loaïi loûng töø thuøng roùt.

Coác roùt chæ phaùp huy taùc duïng khi noù luoân luoân chöùa ñaày kim loaïi loûng.Caùc loaïi coác roùt thoâng thöôøng coù caáu taïo nhö treân hình 1-38. Kích thöôùc cuûa chuùngphuï thuoäc vaøo khoái löôïng vaø hình daùng cuûa vaät ñuùc.

2

3

Loøng khuoân

Maët thoaùng kim loïaïi loûng

Hình 1-37 Heä thoáng roùt tieâu chuaån. 1.Coác roùt 2.OÁng daãn 3.Raõnh loïc xæ

4. Caùc raõnh daãn

4

D1

D

a)

Hình 1-38 Loaïi coác roùt thöôøngL

b)



Ñeå chaën xæ ñöôïc toát hôn khi ñuùc vaät ñuùc coù chaát löôïng cao, ngöôøi ta duøng loaïi coácñaëc bieät: coác coù maøng loïc, maøng ngaên, coác coù nuùt hoaëc loaïi li taâm (hình 1-39).

Caùc loaïi coác naøy coù taùc duïng giöõ xæ toát vì kim loaïi loûng ñöôïc löu laïi trong coác laâuhôn. Loaïi coác roùt li taâm do taïo doøng chaûy xoay troøn neân giaûm vaän toác vaø noåi xæ toát. Nhöngnhöõng loaïi coác roùt naøy thöôøng laøm giaûm nhieät ñoä kim loaïi, vì theá phaûi naâng cao ñoä quaùnhieät cuûa kim loaïi khi roùt.

- OÁng roùt laø phaàn noái tieáp töø coác roùt xuoáng döôùi. Doøng kim loaïi loûng chaûy trongoáng coù gia toác. OÁng cao, vaän toác doøng chaûy caøng xuoáng döôùi caøng taêng.- OÁng roùt ñöôïc taïo ra töø maãu oáng roùt neân coù ñoä coân ruùt maãu, moät lyù do nöõa doøng

chaûy trong oáng coù ñoä coân vöøa phaûi seõ khoâng daãnkhí vaøo loøng khuoân. Trong khuoân caùt, ñoä coâncho pheùp khoaûng 10 15%.Ñeå haïn cheá bôùt vaän toác doøng chaûy, trong caùckhuoân kim loaïi ngöôøi ta hay duøng loaïi oáng roùtbaäc hoaëc hình sin (hình 1-40).

- Raõnh loïc xæ laø moät phaàn cuûa heä thoáng

roùt naèm döôùi chaân oáng roùt, ôû khuoân treân vaø saùtmaët phaân khuoân. Nhö teân goïi cuûa noù, raõnh naøydo naèm ngang neân ôû ñaây toác ñoä doøng chaûy giaûmhaún xuoáng. Phaàn xæ loûng neáu loït qua oáng roùt seõñöôïc giöõ laïi ôû raõnh loïc xæ. Tieát dieän ngang hôïplí, toát ñoä doøng caøng nhoû, xæ noåi leân caøng trieät ñeå.

Ngoaøi ra raõnh loïc xæ cuõng taïo ñieàu kieän

Maøng loïc baèng vaät lieäu chòu löûa

a)

Maøng ngaên

b)

Nuùt ñaäy c) d)

Hình 1-39. Caùc loaïi coác ñaëc bieät.a.Coác coù maøng loïc; b.Coác coù maøng ngaên; c.Coác coù nuùt; d.Coác li taâm.

a) b)Hình 1-40

a.OÁng roùt coù baäc b) OÁng hình



ñeå boá trí caùc raõnh daãn.

Tieát dieän ngang cuûa raõnh loïc xæ thöôøng duøng loaïi hình thang, baùn nguyeät hay tamgiaùc (hình 1-41).

Khi caàn ñaûm baûo loïc xæ toát hôn nöõa, ngöôøi ta duøng loaïi raõnh baäc vaø coù maøng ngaên.Muïc ñích cuûa baäc vaø maøng ngaên laø laøm giaûm toác ñoä doøng nhieàu hôn. Loaïi naøy cuõng laøm

giaûm tính chaûy loaõng cuûa hôïp kim vaø khoù cheá taïo.- Raõnh daãn:

Kim loaïi sau khi chaûy qua raõnh loïc xæ seõ vaøo caùc raõnh daãn ñeå vaøo loøng khuoân. Ñieàu baétbuoäc laø raõnh daãn phaûi naèm phía maët döôùi cuûa raõnh loïc xæ , ñeå höùng kim loaïi saïch. Do ñoù noùnaèm saùt maët phaân khuoân ôû khuoân döôùi.

Ñeå ñaït yeâu caàu ñieàu hoøa nhieät, coù theå boá trí nhieàu raõnh daãn ñoàng thôøi tuøy theo caáutaïo cuûa loøng khuoân vaø khoái löôïng vaät ñuùc. Vò trí cuûa raõnh daãn khoâng ñaët döôùi oáng roùt hoaëcñaàu cuoái cuûa raõnh loïc xæ.

- Raõnh daãn cuõng ñöôïc caáu taïo bôûi caùc tieát

dieän hình thang, baùn nguyeät hoaëc tam giaùc nhöngchieàu ngöôïc laïi. Moät ñieàu caàn löu yù laø khi laømsaïch vaät ñuùc phaûi caét hoaëc thoâng thöôøng laø ñaäpgaõy raõnh daãn. Vì theá kích thöôùc raõnh coù theå thayñoåi phuø hôïp vôùi chieàu daøy thaønh vaät ñuùc taïi choãdaãn (Hình 1-42 ).

Raõnh daãn thöôøng caáu taïo thaúng. Tuy vaäycuõng coù nhöõng loaïi phi tieâu chuaån cho phuø hôïpvôùi caùc yeâu caàu khaùc nhau.

Ñeå vaät ñuùc nguoäi ñeàu theo chieàu cao, giaûm öùng suaát nhieät thì duøng raõnh daãn nhieàutaàng (hình 1-43a). Nhöõng vaät ñuùc thaønh moûng, chieàu cao töông ñoái lôùn, ñeå ñieàn ñaàynhanh, nguoäi ñeàu, boå sung kim loaïi toát thì duøng loaïi raõnh daãn khe moûng (hình 1-43b).Tröôøng hôïp khoâng theå boá trí khe moûng coù theå duøng loaïi raõnh daãn gioït möa (hình 1-43c ).

c. Choïn choã daãn kim loaïi vaøo khuoân:Boá trí choã kim loaïi vaøo khuoân laø moät khaâu raát quan troïng ñeå ñaït ñöôïc vaät ñuùc chaát löôïngcao. Neáu boá trí choã daãn kim loaïi ñuùng ñaén thì baûo ñaûm ñöôïc söï ñieàn ñaày loøng khuoân ñeàuñaën, traùnh ñöôïc nhöõng öùng suaát beân trong vaø roã co taïo ra trong vaät ñuùc.

R

a

b=0,8a

h = a b

= a

a

a) b) c)

a

Hình 1-41Tieát dieän ngang raõnh loïc xæ

a

h = ( 0 ,

1

a

Hình 1.42Tieát dieän raõnh daãn hình thang.

b=(0,7 0,9)a



Muoán theá chuùng ta caàn tuaân theo moät soá quy taéc sau:

1. Ñoái vôùi vaät ñuùc coù khoái löôïng < 1,5 taán, chieàu daøi vaät ñuùc khoâng quaù 3m (thaânmaùy…) thì neân daãn kim loaïi theo moät phía. Ñoái vôùi vaät ñuùc coù chieàu daøi lôùn hôn, ñeå chokim loaïi ñieàn ñaày long khuoân ñöôïc ñeàu ñaën (ñoái xöùng) thì neân daãn vaøo boä phaän giöõa cuûavaät ñuùc. Ñoái vôùi vaät ñuùc coù hình daùng phöùc taïp maø chieàu daøi > 2m thì caàn phaûi daãn kimloaïi theo hai phía baèng caùc heä thoáng roùt rieâng bieät.

2. Khi ñuùc chi tieát baèng gang xaùm coù ñoä chaûy loaõng cao, ñoä co nhoû, chieàu daøy

khoâng khaùc nhau laém thì neân daãn kim loaïi vaøo choã thaønh moûng cuûa vaät ñuùc, ñeå kim loaïiphaàn daøy vaø phaàn moûng coù nhieät ñoä cheânh nhau ít, laøm cho vaät ñuùc nguoäi ñoàng ñeàu.

3. Khi ñuùc gang beàn cao vaø ñuùc theùp, vì ñoä co lôùn vaø choùng ñoâng (chaûy loaõng keùm)neân phaûi daãn kim loaïi loûng vaøo choã thaønh daøy cuûa vaät ñuùc, ñeå baûo ñaûm roùt ñaày khuoân vaø

c)a) b)

Hình 1-43 Caùc loaïi raõnh daãn khaùc

a- Daãn nhieàu taàng b- Daãn qua khe moûng c.Daãn kieåu gioït möa

Ñuùng Saib)a)

Hình 1-44 Vaøi ví duï veà caùch ñaët raõnh daãn.



p gH v 2

taïo ra söï ñoâng ñaëc coù höôùng. Khi ñoâng ñaëc, phaàn moûng ñoâng tröôùc, phaàn daøy ñoâng ñaëcsau cuøng, phaàn daøy laøm nhieäm vuï boå ngoùt cho phaàn moûng, khi phaàn daøy co ngoùt sau thìphaûi duøng ñaäu ngoùt ñeå boå sung kim loaïi.

4. Khi ñuùc vaät ñuùc hình truï troøn thì neân daãn kim loaïi theo höôùng tieáp tuyeán vôùi maëtcaét ngang ñeå traùnh hieän töôïng xoaùy gaây ra tuï khí, tuï xæ (hình 1-44a).

5. Khi ñuùc vaät ñuùc daïng taám phaúng vöøa roäng vöøa moûng thì phaûi daãn kim loaïi vaøokhuoân baèng nhieàu raõnh daãn môùi coù theå ñieàn ñaày toát (hình 1-44b).

d. Tính toaùn heä thoáng roùt.Nguyeân taéc tính nhö sau: tröôùc tieân xaùc ñònh toång tieát dieän cuûa raõnh daãn, coøn tieát

dieän cuûa raõnh loïc xæ vaø oáng roùt laáy theo moät tyû leä nhaát ñònh.

Khoái löôïng vaät ñuùc bao goàm heä thoáng roùt, ñaäu ngoùt G(g) seõ baèng tích soá cuûa toångtieát dieän cuûa raõnh daãn taïi choã kim loaïi loûng chaûy vaøo loøng khuoân ( Frd cm2 ), vaän toácdoøng chaûy v (cm/s), thôøi gian ñieàn ñaày loøng khuoân t (s) vaø khoái löôïng rieâng cuûa kim loaïiloûng (g/cm3). Ñoái vôùi gang: = 6,8 g/cm3.

Ta coù:

G = .rd.v.t (1)Suy ra:

t v

G

rd .. (2)

Döïa vaøo phöông trình thuûy löïc cuûa Becnuli ta coù theå tính v theo coâng thöùc:

(3)

Trong ñoù: - Heä soá caûn thuûy löïc ( 0,3 0,8). Heä soá naøy goàm 2 phaàn : = 1.2

1 -Heä soá caûn trong heä thoáng roùt;2 -Heä soá caûn thuûy löïc trong khuoâng -Gia toác troïng tröôøng tính baèng 981 cm/s2

Hp - Chieàu cao tính toaùn coät aùp (aùp suaát thuûy tónh coät kim loaïi loûng). Coâng thöùc ñeå tính laø:

C

P H

C

P C H H p

22

.2 22

(4)

Treân hình 1-45 giôùi thieäu caùch tính Hp cho ba kieåu roùt khaùc nhau.Trong coâng thöùc (4), H la ø chieàu cao tính töø choã daãn kim loaïi loûng vaøo khuoân ñeán

maët thoaùng (cm). Neáu H quaù lôùn, aùp löïc ñieàn ñaày taêng leân nhöng doøng chaûy seõ khoâng eâm.Ngöôïc laïi, neáu H khoâng ñuû lôùn, aùp suaát thuûy tónh seõ nhoû daãn ñeán ñieàn ñaày chaäm, chaátlöôïng hôïp kim ñuùc keùm.

Toång chieàu cao oáng roùt hoâ vaø coác roùt laø giaù trò H caàn tìm. Phaàn khuoân chöùa coác roùtcoù theå cheá taïo rieâng ñeå tieát kieäm vaät lieäu vaø giaûm khoái löôïng khuoân treân.

P - Chieàu cao phaàn loøng khuoân ñuùc tính töø raõnh daãn trôû leân (cm).C - Chieàu cao loøng khuoân theo vò trí roùt (cm).

C

P H H p

2

2



GS t 1

3

2 GS t

p

rd gH t

G F

2.21

p

rd H t

G F

21.31,0

- Khi roùt tröïc tieáp töø treân xuoáng (hình 1-45a) do P = 0 neân: Hp = H

- Khi roùt beân hoâng (hình1-45b) neáu 2

C

P neân: 8

C

H H P

- Khi roùt töø döôùi leân (kieåu roùt xi phoâng hình 1-45c) thì P = C neân:2

C H H P

Thôøi gian ñieàn ñaày khuoân t choïn phuï thuoäc vaøo khoái löôïng vaät ñuùc, chieàu daøythaønh vaø loaïi hôïp kim ñuùc.

Nhöõng vaät ñuùc baèng gang, theùp coù khoái löôïng nhoû hôn 450 Kg, chieàu daøy thaønhmoûng ( 15mm) coù theå tính theo coâng thöùc kinh nghieäm:

(s) ( 5 )S1- Heä soá phuï thuoäc chieàu daøy thaønh

Nhöõng vaät ñuùc coù khoái löôïng lôùn (< 104 Kg)(s) ( 6 )

S2 - Heä soá phuï thuoäc chieàu daøy thaønh (S1, S2 coù theå tra trong soå tay ñuùc)Cuoái cuøng thay (3), (4), (5) hoaëc (6) vaøo coâng thöùc (2) ta coù :

(cm2)

Khi vaät ñuùc baèng gang coù =7,8 g/cm3 ta coù coâng thöùc ruùt goïn :

Coù toång tieát dieän Frd ta coù theå duøng caùc coâng thöùc tyû leä sau ñaây ñeå tính tieát dieänraõnh loïc xæ (Frlx) vaø oáng roùt Foâr.

Vaät ñuùc nhoû, thaønh moûng (G < 100Kg) Frd : Frlx : Foâr =1: 1,06: 1,11

p c

H

H

p=0 H

c

p = c

a)

b) c)

Maët thoaùng kim loaïi

Hình 1-45a) Roùt treân xuoáng; b) Roùt beân hoâng; c) Roùt xi phoâng

(cm2)



Vaät ñuùc trung bình (100 500 Kg). Frd : Frlx : Foâr = 1: 1,1 : 1,15.Vaät ñuùc lôùn ( >500 Kg ) : Frd : Frlx : Foâr = 1: 1,2 : 1,4.Caàn chuù yù : Khi chaân oáng roùt chia chieàu daøi raõnh loïc xæ laøm hai phaàn ñeàu coù ñaët

raõnh daãn thì tieát dieän ngang cuûa raõnh loïc xæ phaûi chia ñoâi. Hình 1-46 giôùi thieäu hai loaïi ñoù.

3.3.2 Ñaäu ngoùt vaø ñaäu hôi: a. Ñaäu hôi: duøng ñeå khí trong loøng khuoân thoaùt ra, baùo hieäu möùc kim loaïi loûng, laøm

giaûm aùp löïc ñoäng cuûa kim loaïi trong khuoân, ñoâi khi duøng ñeå daãn vaø boå sung kim loaïi chovaät ñuùc (hình 1-47 a).

Ñaäu hôi thöôøng coù tieát dieän ngang laø hình troøn, hình chöõ nhaät vaø thöôøng ñaët ôû vò trícao nhaát cuûa vaät ñuùc vaø ôû phía ñoái dieän vôùi heä thoáng roùt. Trong moät khuoân ñuùc thöôøng coù1 hay nhieàu ñaäu hôi.

b.Ñaäu ngoùt: Thoâng thöôøng, ñaäu ngoùt vaø ñaäu hôi cuøng chung taùc duïng. Chuùng laømoät boä phaän trong khuoân ñuùc ñeå chöùa moät löôïng kim loaïi loûng nhaèm boå ngoùt cho vaät ñuùc

khi ñoâng ñaëc. ÔÛ thôøi ñieåm khi chöa ñieàn ñaày kim loaïi ñaäu ngoùt laøm chöùc naêng ñaäu hôi,nghóa laø ñeå thoaùt hôi trong loøng khuoân. Ñaäu ngoùt duøng ñeå boå sung kim loaïi cho vaät ñuùc khiñoâng ñaëc, thöôøng ñöôïc duøng khi ñuùc theùp, hôïp kim maøu, gang ñoä beàn cao, vaät ñuùc gang xaùmcoù thaønh daøy. Nhöõng vaät ñuùc baèng gang xaùm nhoû vaø thaønh moûng khoâng caàn ñaäu ngoùt.

Ñeå phaùt huy taùc duïng thoaùt hôi vaø boå ngoùt phaûi ñaët noù ñuùng vò trí.- Ñaäu ngoùt phaûi ñaët ôû choã cao vaø taäp trung kim loaïi (thaønh daøy) vì ôû ñoù kim loaïi

ñoâng ñaëc chaäm nhaát vaø co ruùt nhieàu nhaát.- Ñaäu ngoùt phaûi coù ñoä cao ngang maët thoaùng vôùi coác roùt vaø baûn thaân noù cuõng phaûi

ñuû aùp löïc thuûy tónh ñeå boå ngoùt toát.

- Ñaäu ngoùt phaûi nguoäi cuoái cuøng vaø coù theå tích ñuû lôùn ñeå boå ngoùt.- Khoâng gaây khoù khaên cho coâng ngheä laøm khuoân vaø khoâng laõng phí kim loaïi.- Chaân ñaäu ngoùt phaûi deã caét, khoâng laøm hoûng beà maët gia coâng.Ngöôøi ta thöôøng duøng hai loaïi ñaäu ngoùt: ñaäu ngoùt hôû vaø ñaäu ngoùt kín.

Ñaäu ngoùt hôû: Laø loaïi loøng khuoân thoâng vôùi khí trôøi. Ñaäu hôû duøng phoå bieán vì noù

deã cheá taïo, coù khaû naêng boå ngoùt cao nhôø aùp löïc lôùn, deã quan saùt khi ñieàn ñaày, coùtaùc duïng thoaùt hôi.

rlxrlx F S rlxrlx F S 2

1

Hình 1-46



Nhöõng hôïp kim ñuùc coù ñoä co khoâng nhieàu, ngöôøi ta thöôøng duøng ñaäu ngoùt cuïc boä.Ñoù laø nhöõng oáng hình coân coù tieát dieän ngang troøn xoay hoaëc hình 4 caïnh (hình 1-47 a).Kích thöôùc ñaäu ngoùt phuï thuoäc chieàu daøy thaønh vaø ñoä cao nôi ñaët ñaäu ngoùt.Nhöõng hôïp kim ñuùc coù ñoä co lôùn nhö theùp phaûi duøng ñaäu ngoùt coù theå tích lôùn. Coù theå duøngloaïi ñaäu ngoùt voøng (hình 1-47b) vôùi loaïi vaät ñuùc daïng truï. Khi thieát keá ñaäu ngoùt phaûi tínhñeán voøng troøn nhieät, sao cho caøng daàn leân phía treân ñöôøng kính voøng troøn phaûi taêng daàn.Ñoái vôùi nhöõng vaät ñuùc khaùc thì tuøy theo keát caáu cuûa vaät ñuùc maø thieát keá hình daïng vaø kích

thöôùc ñaäu ngoùt hôïp lí. Noùi chung theå tích cuûa noù khoâng chæ ñuû ñeå boå ngoùt maø coøn ñuû aùplöïc.

Ñaäu ngoùt ngaàm: laø loaïi khoâng thoâng vôùi khí trôøi (hình 1-48). Loaïi naøy chæ thíchhôïp khi ñuùc trong khuoân kim loaïi ñeå boå sung cho choã taäp trung kim loaïi ôû phía döôùi loøngkhuoân.

Khi laøm khuoân caùt, neáu coù phaàn taäp trung kim loaïi ôû phía döôùi, khoâng ñaët ñaäu ngoùthôû ñöôïc, ngöôøi ta thay baèng ñaäu ngoùt ngaàm coù loõi daàu (hình 1-48a), ñaäu ngoùt ngaàm khí eùp(hình 1-48b) … hoaëc thay baèng mieáng saét nguoäi (Hình 1-49). Ñeå traùnh roã co phaûi taïo ñieàukieän cho noù toûa nhieät nhanh. Mieáng saét nguoäi ñöôïc tính toaùn hôïp lí seõ giuùp cho ñieàu ñoùñöôïc thöïc hieän toát.

1010

45d

d1

45

a bHình 1-47 Caùc loaïi ñaäu ngoùt hôû.

a) Ñaäu ngoùt cuïc boä; b) Ñaäu ngoùt voøng.

Hình 1-48 Ñaäu ngoùt ngaàm.a) Coù loõi daàu. b) Khí eùp.

a) b)

Hình 1-49 Vaät laøm nguoäingoaøi vaø trong vaät ñuùc.



Chöông 4

COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO KHUOÂN VAØ LOÕI.

4.1 Vaät lieäu laøm khuoân vaø loõi Ñeå cheá taïo hoãn hôïp khuoân vaø loõi ta söû duïng vaät lieäu töï nhieân hoaëc nhaân taïo. Vaät

lieäu laøm khuoân vaø loõi caùt ñöôïc cheá taïo baèng caùt, ñaát seùt vaø moät soá phuï gia khaùc.

4.1.1 Yeâu caàu cuûa vaät lieäu laøm khuoân vaø loõi.Vaät lieäu naøy phaûi thoaû maõn caùc yeâu caàu sau:

a. Ñoä beàn laø khaû naêng hoãn hôïp baûo ñaûm cho khuoân vaø loõi khoâng bò phaù huûy khicheá taïo, laép raùp, vaän chuyeån hoaëc khi chòu taùc duïng cuûa doøng chaûy cuûa kim loaïi.

Theo tieâu chuaån thì ñoái vôùi hoãn hôïp öôùt duøng giôùi haïn beàn neùn n vaø hoãn hôïp khoâduøng giôùi haïn beàn keùo k. Hoãn hôïp caùt ñaát seùt öôùt (khuoân töôi) thöôøngn = 30 70 KPa vaøloaïi khoâ(khuoân khoâ) k = 80 200KPa.

Ñoä beàn taêng khi caùt haït caøng nhoû, khoâng ñoàng ñeàu,saéc caïnh, ñoä mòn chaët cuûa hoãn

hôïp taêng, löôïng ñaát seùt taêng, ñoä ñaàm chaët taêng.b. Ñoä beàn beà maët laø khaû naêng chòu löïc khi coù doøng chaûy kim loaïi taùc duïng leân beà

maët loøng khuoân. Neáu chæ tieâu naøy khoâng ñaït coù nghóa laø hoãn hôïp bò phaù vôõ daãn ñeán laømlaãn vaät lieäu khuoân vaøo kim loaïi ñuùc.

c. Tính luùn : Laø khaû naêng giaûm theå tích cuûa hoãn hôïp khi kim loaïi co. Tính luùnkhoâng toát seõ daãn ñeán khaû naêng phaù vôõ khuoân hoaëc laøm nöùt vaät ñuùc. Tính luùn taêng khiduøng caùt haït to, löôïng ñaát seùt vaø chaát dính keát ít, chaát phuï (muøn cöa, rôm vuïn, boät than…)taêng

d. Tính deûo : Laø khaû naêng in hình roõ neùt cuûa maãu vaø hoäp loõi taïo ra hình daïng vaøkích thöôùc ñuùng. Tính deûo taêng khi thaønh phaàn nöôùc trong hoãn hôïp taêng ñeán 8%, ñaát seùtvaø chaát dính keát taêng, caùt haït nhoû.

e. Tính coâng ngheä goàm ccaùc chæ tieâu sau :

- Tính ñieàn ñaày laø khaû naêng di ñoäng cuûa vaät lieäu ñeå ñieàn ñaày khi laøm khuoân vaø loõi.Tính ñieàn ñaày baûo ñaûm khuoân vaø loõi coù ñoä ñaàm chaët ñoàng ñeàu vaø khaû naêng duøng löïc nhoàineùn nhoû nhaát.

- Tính chòu nhieät laø khaû naêng giöõ cho vaät lieäu khoâng bò noùng chaûy, khoâng coù taùcduïng hoaù hoïc vôùi kim loaïi noùng chaûy. Caùc lôùp hoãn hôïp khi bò chaùy seõ caûn trôû quaù trình giacoâng cô ( lôùp caùt chaùy ) vaø laøm giaûm ñoä thoaùt khí, taïo roã khí trong vaät ñuùc.

- Tính choáng aåm laø khaû naêng huùt aåm raá t ít trong moät ñôn vò thôøi gian. Ñoä aåm caolaøm giaûm ñoä beàn neùn vaø sinh khí khi tieáp xuùc kim loaïi noùng chaûy.

- Tính beàn laâu laø khaû naêng giöõ ñöôïc tính chaát cuûa vaät lieäu khi söû duïng nhieàu laàn.



- Tính thoâng khí laø khaû naêng thoaùt khí qua hoãn hôïp traùnh cho vaät ñuùc khoûi bò roãkhí, laøm giaûm aùp löïc khí trong loøng khuoân khi ñieàn ñaày kim loaïi loûng. ÔÛ nhieät ñoä cao,löôïng hôi nöôùc chöùa ôû hoãn hôïp gaàn loøng khuoân seõ boác hôi, löôïng khí hoaø tan trongkim loaïiloûng cuõng bò giaûi phoùng khi kim loaïi ñoâng ñaëc. Chuùng seõ thoaùt ra moät phaàn qua hoãn hôïpkhuoân vaø loõi. Ñeå ñaùnh giaù ñoä thoâng khí duøng heä soá thoâng khí K, ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïcnghieäm. Hoãn hôïp caùt ñaát seùt thöôøng coù heä soá K = 30 120 ñôn vò.

Tính thoâng khí cuûa hoãn hôïp taêng khi ñoä ñaàm chaët giaûm, caùt haït to vaø ñeàu, löôïng

seùt, chaát dính keát ít, chaát phuï nhieàu, löôïng nöôùc < 4%- Tính nhieät lyù: Bao goàm tính daãn nhieät vaø nhieät dung. Tính nhieät lyù aûnh höôûng ñeán

toác ñoä keát tinh cuûa kim loaïi vaø do ñoù laøm aûnh höôûng ñeán ñeán toå chöùc vaø tính chaát cuûa vaätñuùc.

Toùm laïi, hoãn hôïp laøm khuoân vaø laøm loõi ñoøi hoûi nhieàu yeâu caàu khaùc nhau. Caàn caêncöù vaøo loaïi hôïp kim ñuùc, khoái löôïng vaø hình daùng cuûa vaät ñuùc ñeå choïn loaïi thaønh phaàncuûa hoãn hôïp.

4.1.2 Vaät lieäu laøm khuoân vaø loõi.

a. Caùt laø thaønh phaàn chính cuûa hoãn hôïp. Trong caùt, thaønh phaàn cô baûn laø SiO2 coùnhieät ñoä chaûy cao (to

ch =1713oC), ñoä beàn, ñoä cöùng vaø tính oån ñònh nhieät hoaù cao, ñoä haït töø0,02 3mm. Ñaëc tính xaáu cuûa caùt thaïch anh laø ôû nhieät ñoä trung bình (575o) coù söï chuyeånbieán thuø hình laøm thay ñoåi theå tích laøm nöùt neû haït caùt taïo ra buïi nhoû. Ngöôøi ta thöôøng boåsung theâm caùt vaøng.

Khi löôïng taïp chaát Fe2O3, Al2O3, CaCO3… vaø caùc chaát khaùc coù löôïng chöùa toái thieåu ñeåtaêng tính chòu nhieät cuûa hoãn hôïp. Caùt thaïch anh trong thieân nhieân thöôøng ñaõ coù ñaát seùt.

Ñoä haït cuûa caùt to hoaëc nhoû seõ coù tính chòu nhieät khaùc nhau vaø vaø taïo ra ñoä boùng beàmaët khaùc nhau. Maët khaùc ñoä haït vaø hình daïng haït caùt aûnh höôûng lôùn ñeán ñoä thoâng khí.

Khi ñuùc theùp coù theå pha theâm vaøo caùt thaïch anh moät löôïng Z rO2. SiO2 coù Toch =2000oC, Croâm mít Fe2O.Cr2O3 coù To

ch =1850oC.

b. Ñaát seùt laø loaïi chaát lieäu keát dính nhaèm baûo ñaûm ñoä beàn, ñoä deûo cuûa hoãn hôïp.Ñaát seùt thöôøng duøng loaïi cao lanh (Al2O3.2SiO2.2H2O). Caùc taïp chaát Fe2O3, Na2CO3,CaCO3 trong ñaát seùt seõ laøm giaûm khaû naêng keát dính vaø tính oån ñònh nhieät hoaù.

Ngoaøi daïng cao lanh coøn duøng Bentonit (Al2O3. 4Si02.nH2O). Loaïi naøy khaû naêng dínhkeát cao nhöng hieám vaø ñaét. Khi duøng chæ troän vôùi tiû leä khoâng lôùn (1,5 3%)

c. Chaát dính keát:laøm taêng ñoä beàn, ñoä deûo,tính chòu nhieät cho khuoân vaø loõi. Goàm

daàu thöïc vaät, ræ maät, boät hoà, kieàm sunfit (nöôùc baõ giaáy), nöôùc thuûy tinh (Na20. nSi02 .mH2-0), xi maêng…

d. Chaát phuï: ñöa vaøo khuoân vaø loõi nhaèm taêng moät soá tính chaát ñaëc bieät, laøm nhaünboùng beà maët khuoân loõi.

- Caùc chaát pha troän vaøo hoãn hôïp laøm khuoân nhö boät than, hoãn hôïp laøm loõi nhö muøncöa …( 3%8% ) laøm ta êng tính luùn, thoâng khí, deã phaù khuoân loõi.



- Chaát sôn khuoân loõi: laø hoãn hôïp cuûa vaät lieäu chòu löûa haït raát nhoû, chaát dính vaønöôùc laøm dung moâi hoøa tan nhö boät than, boät graphít, boät thaïch anh (SiO 2 ) …, nöôùc thuûytinh hoaëc dung dòch cuûa chuùng vôùi ñaát seùt, nöôùc queùt hoaëc phun leân beà maët loøng khuoân,loõi. Noù laøm taêng ñoä boùng vaät ñuùc, taêng ñoä beàn beà maët khuoân, tính chòu nhieät cho khuoân loõi(choáng chaùy dính caùt vaät ñuùc), taïo cho vieäc phaù khuoân, laøm saïch caùt ñöôïc deã daøng.

Thaønh phaàn vaø yeâu caàu cuûa chaát sôn phaûi phuø hôïp vôùi yeâu caàu cuûa töøng hôïp kimñuùc:

+ Ñuùc gang: chaát sôn coù chöùa grafit ñeå choáng chaùy caùt vaø coù taùc duïng choáng traénggang. Ví duï: chaát sôn goàm grafit 60%; bentonit 3,5%; Dextrin 3%; vaø nöôùc.+ Ñuùc theùp: chaát sôn khoâng duøng grafit ñöôïc, vì grafit seõ laøm thay ñoåi thaønh phaàn

caùc bon cuûa theùp, khi ñoù chaát sôn khuoân seõ laø boät thaïch anh ñeå taêng ñoä chòu nhieät cho maëtkhuoân, choáng chaùy caùt, laøm maët vaät ñuùc nhaün ñeïp.

4.1.3 Hoãn hôïp caùt- ñaát seùt:

Khi taïo hoãn hôïp, ngöôøi ta chia ra hai loaïi goïi laø caùt aùo vaø caùt ñeäm.Caùt aùo: hoãn hôïp naøy phuû leân maãu moät lôùp daøy khoaûng 40 100mm khi laøm

khuoân, tröïc tieáp tieáp xuùc vôùi kim loaïi loûng neân yeâu caàu coù chaát löôïng cao veà ñoä chòu

nhieät, ñoä haït caàn nhoû hôn ñeå beà maët vaät ñuùc nhaün boùng, thoâng thöôøng caùt aùo laøm baèng vaätlieäu môùi.

Caùt ñeäm: duøng ñieàn ñaày phaàn coøn laïi cuûa khuoân, do khoâng tröïc tieáp tieáp xuùc vôùikim loaïi loûng neân chaát löôïng thaáp hôn, thöôøng taän duïng phaàn hoãn hôïp cuõ ñöôïc phuïc hoàilaïi.

Neáu laøm loõi, laøm khuoân baèng maùy thì chæ duøng moät loaïi caùt môùi ñoàng nhaát. Hoãn hôïp caùt - ñaát seùt tuøy töøng loaïi khuoân, sau khi ñaàm chaët khoâng qua saáy goïi laø

khuoân töôi; neáu qua saáy goïi laø khuoân khoâ. Hoãn hôïp laøm khuoân töôi thöôøng chöùa 10 12%ñaát seùt vaø coù ñoä aåm 4 5%. Khuoân töôi coù öu ñieåm coù tính deûo vaø ñieàn ñaày toát, deã phaù

khuoân vaø giaù thaønh thaáp. Khuoân töôi coù ñoä beàn khoâng cao, neân thaønh khuoân phaûi ñuû ñoädaøy do ñoù khoái löôïng cuûa khuoân lôùn.

Khuoân khoâ duøng ñuùc vaät coù chaát löôïng cao, khoái löôïng vaät ñuùc lôùn, thaønh daøy.Löôïng ñaát seùt trong khuoân khoâ ñeán 15%, ñoä aåm 6 8%.

Löôïng ñaát seùt taêng laøm giaûm ñoä thoâng khí vaø ñoä chòu nhieät, khoù phaù khuoân vaø loõi.Thöôøng ngöôøi ta cho theâm muøn cöa vaøo hoãn hôïp laøm loõi. Sau khi saáy muøn cöa chaùy laømtaêng ñoä thoâng khí cho loõi, taêng tính luùn ñeå choáng nöùt vaät ñuùc, deã phaù boû loõi. Ngöôïc laïikhoâng neân duøng muøn cöa cho khuoân töôi vì seõ laøm giaûm ñoä thoâng khí. Tröôøng hôïp ñaëcbieät khi ñuùc theùp coù theå duøng hoãn hôïp coù chöùa theâm chaát keát dính laø baõ sunfit hoaëc thuûy

tinh loûng.Trong khuoân ñuùc, hoãn hôïp laøm loõi yeâu caàu cao hôn do taùc ñoâïng nhieät vaø cô hoïc leânloõi lôùn hôn (loõi bò kim loaïi loûng bao quanh). Hoãn hôïp loõi duøng toaøn boä vaät lieäu môùi. Löôïngñaát seùt khoâng cao nhö hoãn hôïp khuoân (2% 10%) nhöng phaûi cho theâm chaát dính keátkhaùc nhö daàu thöïc vaät, maät, ræ ñöôøng, nhöïa thoâng...., duøng nhieàu chaát phuï, caùt thaïch anhgaàn nhö nguyeân chaát, ít duøng hoãn hôïp cuõ. Loõi phaûi ñöôïc saáy kyõ ñeå taêng beàn, taêng thoângkhí vaø tính luùn.



Ví duï: Ñuùc gang duøng hoãn hôïp laøm khuoân coù côõ haït töø 0,063 0,4 mm; seùt 8%20%; ñoä aåm 4,5% 5% (khuoân töôi); ñoä thoâng khí 25 100; ñoä beàn neùn 3 7,5 N/cm2;hoãn hôïp cuõ töø 40% 90%.

Thaønh phaàn cuûa hoãn hôïp laøm loõi ñuùc gang: caùt môùi coù côõ haït töø0,06 0,3mm, 77,5%; ñaát seùt boät 7,5%; muøn cöa 15%; ñoä thoâng khí 80 100; ñoä beàn neùntöôi 7,5 8,5 N/cm2.

4.2 Cheá taïo khuoân vaø loõi baèèng tayHình veõ 1-50 giôùi thieäu toùm taét caùc böôùc laøm khuoân caùt trong hai hoøm khuoân vôùi

loõi ñöùng.

T

D

2

1

34

5

Hình 1-50Sô ñoà quaù trình laøm khuoân trong hai hoømkhuoân.a) Maãu. b) Laøm khuoân döôùi. c) Laømkhuoân treân. d) Ruùt maãu ra khoûi khuoândöôùi vaø khuoân treân. e) Laép raùp khuoân, loõi. 8

9

b)a)

c)

d)

6

10

11

7

e)



1- Khuoân döôùi 2- Khuoân treân 3- Maãu ñaäu hôi 4- Maãu heä thoáng roùt 5- Choát ñònh vò 6- Goáiloõi 7- Loõi 8- Raõnh thoâng khí cho loõi 9- Loøng khuoân (Vaät ñuùc) 10- Xaêm hôi 11- Maët phaânkhuoân.

Khuoân vaø loõi cheá taïo baèng tay chæ duøng thích hôïp trong saûn xuaát ñôn chieác, haøngloaït nhoû, laøm caùc khuoân, loõi phöùc taïp, coù khoái löôïng lôùn.

Laøm baèng tay coù naêng suaát thaáp, chaát löôïng khoâng ñoàng ñeàu, yeâu caàu tay ngheà cao

vaø ñieàu kieän lao ñoäng naëng nhoïc.4.2.1 Cheá taïo khuoân baèng tay.

Coù nhieàu caùch ñeå cheá taïo khuoân baèng tay. ÔÛ ñaây chæ xeùt vaøi caùch thoâng duïng.a.Laøm khuoân trong hai hoøm khuoân: goàm khuoân döôùi vaø khuoân treân, moät maët

phaân khuoân naèm ngang.Trong hai hoøm khuoân chæ cheá taïo caùc vaät ñuùc töông ñoái ñôn giaûn, nhoû vaø trung

bình. Caùch laøm naøy tieâu toán hoøm khuoân, nhöng deã vaän chuyeån, thuaän tieän cho nguyeâncoâng saáy khuoân.

Qui trình laøm khuoân trong hai hoøm khuoân coù nhöõng ñieåm caàn löu yù nhö sau:

- Choïn kích thöôùc hoøm khuoân (a x b x h) thích hôïp ñeå giaûm hao phí hoãn hôïp, giaûmkhoái löôïng. Taát nhieân caàn choïn hình daïng hoøm khuoân töông öùng vôùi keát caáu vaät ñuùc.

- Hoãn hôïp khuoân phaûi coù ñoä ñaàm chaët ñuû lôùn. Caàn taêng ñoä thoâng khí phaûi xaêm hôi.- Taïo khaû naêng ñònh vò vaø keïp chaët thuaän tieän ñeå baûo ñaûm ñoä chuaån xaùc cuûa loøng

khuoân. - Vaät ñuùc coù khoái löôïng töông ñoái lôùn phaûi choïn hoøm khuoân coù gôø giöõ hoãn hôïp beân

trong ñeå taêng beàn cho khuoân khi thao taùc.- Taïo loã thoâng hôi cho caû hai loaïi loõi ngang vaø loõi ñöùng thoâng qua beân ngoaøi.

Moät soá vaät ñuùc maëc duø cuõng cheá taïo baèng hai hoøm khuoân, nhöng ñeå naâng cao ñoä

chính xaùc, maãu phaûi ñeå nguyeân moät khoái, ngöôøi ta duøng phöông phaùp xeùn. Quan saùt treânhình 1-51.

Hình 1-51.Khuoân xeùn



b.Laøm khuoân treân neàn xöôûng: khuoân döôùi laø vuøng hoãn hôïp ngay trong vuøng neànxöôûng vaø khuoân treân trong hoøm khuoân. Loaïi naøy cuõng chæ coù moät maët phaân khuoân.

Nhöõng vaät ñuùc coù kích thöôùc vaø khoái löôïng lôùn nhö thaân maùy coâng cuï, maùy reøndaäp...khoâng coù ñuû hoøm khuoân coù kích thöôùc lôùn, chæ caàn saáy beà maët ngöôøi ta laøm treân neànxöôûng. Hoaëc duøng trong saûn xuaát ñôn chieác, khoâng coù ñuû hoøm khuoân.

Khoù khaên khi cheá taïo khuoân naøy laø thoaùt khí cho khuoân döôùi. Ngöôøi ta khaéc phuïc

baèng caùch loùt ôû döôùi ñaùy khuoân moät lôùp vaät lieäu nhö cuïc xæ, ñaù vaø oáng daãn khí thoaùt, khoùkhaên thöù hai laø ñaàm chaët khuoân döôùi. Khi cheá taïo khuoân döôùi, tuøy thuoäc ñöôøng vieàn maëtmaãu phaûi ñaàm sô boä tröôùc moät vuøng sau ñoù ñaët maãu vaø ñaàm chaët theâm.

Nhöõng khuoân treân coù khoái löôïng lôùn phaûi duøng hoøm khuoân coù gaân gôø giöõ hoãn hôïpvaø khoâng neân choïn chieàu cao quaù lôùn. Noái theâm phaàn coác roùt, ñaäu ngoùt ñeå baûo ñaûm aùp löïcthuûy tónh.

Treân hình 1-52 giôùi thieäu loaïi khuoân ñoù.4.2.2 Cheá taïo loõi baèng tay.

Duøng hoäp loõi vaø hoãn hôïp laøm loõi ñeå taïo ra loõi ñuùc. Loõi laø boä phaän cuûa khuoân chòucaû taùc ñoäng nhieät lôùn vaø caû taùc duïng löïc cuûa kim loaïi loûng, thaäm chí caû troïng löôïng baûnthaân. Vì vaäy loõi ñöôïc cheá taïo theo qui cheá nghieâm ngaët hôn.

Nhöõng ñieåm caàn löu yù khi cheá taïo loõi baèng tay:- Loõi ñuùc phaûi coù xöông loõi ñeå baûo ñaûm ñoä beàn khi chòu löïc, nhöng xöông loõi khoâng

laøm giaûm tính luùn cuûa hoãn hôïp, khoâng gaây khoù khaên khi phaù loõi.- Loõi ñuùc phaûi coù raõnh, loã thoâng khí ñuû ñeå thoaùt heát khí ra ngoaøi. Vì theá tröôùc heát

raõnh khí phaûi thoâng suoát ra taän ñaàu goái loõi. Nhöõng loõi coù theå tích lôùn phaûi ñaët maãu loãthoâng khí coù kích thöôùc thích hôïp. Tìm bieän phaùp taïo raõnh ñaûm baûo khoâng hoûng loõi vaøthoaùt khí haàu heát trong theå tích loõi.

- Ñeå tieát kieäm hoãn hôïp, caùc loõi lôùn neân ñoän theâm caùc vaät lieäu khaùc. Thí duï loõi truïthaúng ñeå ñuùc oáng neân duøng oáng kim loaïi coù khoan loã vöøa taïo xöông vöøa thoaùt khí vöøagiaûm tieâu hao hoãn hôïp; coù theå ñoän theâm xæ cuïc beân trong.

Hình 1-52. Khuoân ñuùc treân neàn xöôûng.1. Xæ 2. OÁng thoâng hôi 3. Caùt aùo (Khuoân döôùi) 4. Khuoân treân5. Choát ñònh vò 6. Raõnh daãn 7. Coác ñaäu roùt 8. Coác ñaäu hôi.



- Ñeå traùnh chaùy caùt cho loã vaät ñuùc, beà maët thaân loõi phaûi sôn lôùp choáng chaùy (hoãnhôïp Grafít + ñaát seùt loaõng).

- Sau khi hong khoâ ngoaøi khoâng khí, loõi phaûi saáy ôû nhieät ñoä thích hôïp taêng beàn,taêng khoâng khí (150o 400oC).

- Ñeå traùnh bieán daïng loõi khi laáy loõi ra khoûi hoäp loõi, loõi caàn xaùc ñònh ngay vò trí coáñònh hoaëc treân taám kim loaïi phaúng, hoaëc treân taám kim loaïi coù ñeäm caùt mòn vaø khoâ.

Coù theå laøm loõi trong hoäp loõi nguyeân, hoäp loõi hai nöûa, hoäp loõi laép gheùp, baèng döôõng gaït .

Treân hình 1-53 giôùi thieäu caáu taïo loõi vaø caùc daïng hoäp loõi:

Xöông loõi Goái loõi

Raõnh thoâng khí Thaân loõi

Raõnh thoaùt khí Xöông loõi

b)a)

c)

Voû hoäp loõi Loõi Taám saáy

Voû hoäp loõi Loõi

d)

Hình 1-53a, b) Caáu taïo loõi c) Hoäp loõi nguyeân d) Hoäp loõi hai nöûa



4.3 Cheá taïo khuoân vaø loõi baèng maùyKhuoân vaø loõi ñöôïc cheá taïo treân maùy coù chaát löôïng cao vaø ñoàng ñeàu, naêng suaát cao.

Nhöng treân maùy chæ taïo ñöôïc caùc loaïi khuoân ñôn giaûn, nhoû hoaëc trung bình. Cheá taïo treânmaùy duøng coù lôïi khi saûn xuaát haøng loaït.

4.3.1Cheá taïo khuoân:

Quaù trình cheá taïo khuoân coù nhieàu nguyeâncoâng khaùc nhau. Trong soá ñoù coù hai nguyeân coângcô baûn laø ñaàm chaët hoãn hôïp vaø ruùt maãu.

a. Ñaàm chaët hoãn hôïp: Hoãn hôïp sau khiñaàm chaët phaûi coù ñoä chaët ñoàng ñeàu treân toaøn boä

theå tích cuûa khuoân. Noù ñöôïc ño baèng ñoä ñaàm chaët (g/cm3) öùng vôùi ñoä beàn, ñoä thoâng khí...Vò trí cuûakhuoân luùc ñaàm chaët phaûi thích hôïp vôùi nguyeâncoâng ruùt maãu sau ñoù.

Ngöôøi ta thöôøng duøng caùc loaïi ñaàm chaëtsau:

Ñaàm chaët baèng maùy eùp (Hình 1-55).Veà nguyeân taéc coù theå eùp töø treân xuoáng hoaëc döôùileân. Hình 1-56 giôùi thieäu hai sô ñoà ñoù.

Löïc taùc duïng thoâng qua chaøy eùp vaø maãu, truyeàn naêng löôïng trong hoãn hôïp laømchuùng xít chaët vôùi nhau taïo ra ñoä ñaàm chaët. Do hao toån naêng löôïng neân nhöõng ñieåm xañieåm ñaët löïc coù ñoä chaët keùm daàn.

Khi eùp treân xuoáng, bieåu ñoà chæ ñoä ñaàm chaët giaûm töø treân xuoáng (b) vaø ngöôïc laïi khieùp töø döôùi leân coù ñoä ñaàm chaët giaûm daàn leân treân (d).

Ñeå thuaän tieän khi eùp, ngöôøi ta laép theâm hoøm khuoân phuï thuoäc coù chieàu cao h. Theåtích hoãn hôïp trong khuoân phuï khi bò doàn heát vaøo khuoân chính seõ ñaït ñeán ñoä chaët qui ñònh.

Hình 1-54 Hoäp loõi laép gheùp.

1) Voû hoäp2, 3) Caùc mieáng rôøi4) Tay caàm

5) Neïp cong

Hình 1-55 Maùy eùp laøm khuoân.



))(1)(( cm F

V H h

o

Chieàu cao hoøm khuoân phuï ñöôïc tính theo coâng thöùc:



)/()

10

(1 325,0 cm g P

C

H- Chieàu cao hoøm khuoân chính (cm)V- Theå tích cuûa maãu (cm3)F - dieän tích tieát dieän ngang hoøm khuoân (cm2

)o, -Ñoä ñaàm chaët tröôùc vaø sau ñaàm chaët

Ñoä ñaàm chaët trung bình cuûa hoãn hôïp khuoân coù theå tính theo coâng thöùc kinh nghieäm :

Trong ñoù :C - Heä soá ñaàm chaët (0,4 0,6)P - AÙp suaát khí neùn (20 50) N/cm2

Ñaàm chaët baèng maùy

daèn (hình 1-57)Moät khoái löôïng goàm hoãn

hôïp vaø caùc hoøm khuoân chính,phuï, baøn maùy 3 vaø pittoâng 4 ñöôïckhí neùn coù aùp löïc trong xylanh 5

naâng leân moät ñoä cao nhaát ñònh.Khí ñi vaøo qua loã 6 ñeå neùn sau ñoùlaïi thoaùt nhanh qua loã 7 ñeå haï aùpsuaát vaø laøm toaøn boä phaàn treândaèn xuoáng. Ñoäng naêng do quaùtrình daèn sinh ra ôû moãi chaát ñieåmcuûa hoãn hôïp seõ laøm chuùng dòch chuyeån xuoáng döôùi taïo ra ñoä ñaàm chaët.

Hình 1-56. Sô ñoà eùp a) EÙp treân xuoáng. c) EÙp döôùi leân.1. Baøn maùy 2. Maãu 3. Khuoân chính 4. Khuoân phuï 5. Xaø ngang 6. Chaøy eùp

7. Khí neùn 8. Pittoâng 9. Xi lanh

Hình 1-57.Ñaàm chaët baèng maùy daèn.

1. Khuoân chính 2. Maãu ñuùc 3. Baøn maùy 4. Khívaøo 5. Khí thoaùt. 6. Pittoâng 7. Xylanh

H(cm)1

2

7

54

g/cm3 3

6



)/()10(1 33,0 cm g a

K

)/(...

cm N F

nhQa

Nhö vaäy, khi daèn ñoäng naêng cuûa caùc vuøng döôùi seõ lôùn neân ñoä chaët cuûa hoãn hôïptaêng daàn töø treân xuoáng döôùi (hình 1-57).

Theo coâng thöùc kinh nghieäm coù theå tính ñoä ñaàm chaët khi daèn theo :

Trong ñoù :K –Heä soá ñaàm chaët (0,35 0,55)

a - Coâng ñaàm chaët cho moät ñôn vò dieän tích hoãn hôïp trong khuoân.

ÔÛ ñaây:Q –Khoái löôïng hoãn hôïp khuoân (N)h- chieàu cao haønh trình naâng (cm)n – Soá laàn daèn - Heä soá höõu ích (0,3 0,7)Caàn löu yù, neáu daèn quaù maïnh coù theå daãn ñeán phaù vôõ khuoân gaàn maët maãu, neân

chieàu cao haønh trình naâng khoâng quaù lôùn, soá laàn daèn chæ haïn cheá 2 3laàn.

Ñaàm chaët baèng maùy eùp vaø daèn rieâng bieät nhö ta ñaõ bieát coù söï cheânh leäch ñoä ñaàmchaët theo chieàu cao hoøm khuoân. Vì vaäy, söû duïng cho loaïi hoøm khuoân coù chieàu cao khoângvöôït quaù 200mm.

Ñaàm chaët baèng maùy hoãn hôïp vöøa daèn vöøa eùp (hình 1-58)Söû duïng maùy naøy seõ cho ñoä ñoàng ñeàu veà ñaàm chaët theo chieàu cao.Treân hình 1-58 laø sô ñoà nguyeân lyù cuûa maùy ñoù. Coù theå chia quaù trình laøm hai giai

ñoaïn :

- Daèn: Khí neùn ñi vaøo raõnh 4, 5 vaøo xylanh 8 vaø ñaåy pittoâng 6 cuøng baøn maùy 1,maãu 2, khuoân 3 ñi leân. Khi ñoä cao cuûa pittoâng vöôït qua raõnh 7 khí eùp thoaùt ra laøm toaøn boäphaàn treân rôi xuoáng, thöïc hieän quaù trình daèn.

10

5

1

2

3Hình 1-58

Maùy vöøa daèn vöøa eùp.1. Baøn maùy 2. Maãu 3. Khuoân ñuùc4; 5; 7; 10 Raõnh khí 6.Pittoâng daèn

8. Pittoâng eùp 9. Chaøy eùp

9



- EÙp: Quay chaøy eùp 9 vaøo vò trí laøm vieäc, ñoùng cöûa vaøo raõnh 4. Cho khí neùn vaøoraõnh 10 naâng pittoâng 8 cuøng toaøn boä pittoâng 6 vaø baøn maùy ñi leân ñeå thöïc hieän quaù trìnheùp.

Ngöôøi ta ñieàu chænh lieân tieáp hai giai ñoaïn treân. Sau ñoù quay chaøy eùp 9 ñeå laáykhuoân ra.

Ngoaøi caùc phöông phaùp treân, khi caàn laøm khuoân lôùn, ngöôøi ta duøng maùy phun caùt.Ñoäng naêng taùc ñoäng leân doøng caùt ñöôïc phun ra töø maùy phun vöøa coù taùc duïng ñieàn ñaày,

vöøa ñaàm chaët.b. Nguyeân coâng ruùt maãu: Ruùt maãu laø moät ñoäng taùc khoù. Cô

khí hoaù nguyeân coâng ruùt maãu ñöôïc tieánhaønh theo caùc phöông phaùp sau:

Ruùt maãu baèng thanh ñaåy: khuoânsau khi ñaõ ñaàm chaët, khí neùn seõõ taùc ñoängleân moät heä thanh ñaåy coù cuøng toác ñoä. Heäthanh ñaåy ñaåy khuoân ñi leân trong khi baønmaùy gaén maãu ñöùng yeân (Hình 1-59). Khimeùp döôùi cuûa khuoân vöôït quaù meùp treâncuûa maãu, khuoân ñöôïc ñöa qua heä thoángbaêng taûi hoaëc nhaác baèng tay ñeå laép raùp.

Ruùt maãu baèng baøn quay hoaëc baøn laät.Khi cô khí hoaù hoaøn toaøn

quaù trình laøm khuoân, ruùt maãubaèng thanh ñaåy thuaän tieän chokhuoân treân. Ñeå laøm khuoân döôùi,ngöôøi ta duøng phöông phaùp quay

hoaëc laät. Treân hình 1-60 giôùithieäu sô ñoà nguyeân lyù ñoù.

- Kieåu baøn quay: treânhình 1-60a hoøm khuoân 3 cuøngtaám maãu 1 keïp leân baøn maùy 5.Sau ñoù quay moät goùc 180o. Naângbaøn maùy vaø taám maãu rôøi khoûikhuoân nhôø thanh ñaåy 2 roài quayveà vò trí cuõ ñeå tieáp tuïc laøm

khuoân khaùc.- Kieåu baøn laät : treân hình1-60b maãu 1 vaø hoøm khuoân 3keïp leân baøn maùy 5. Sau khi laømkhuoân xong laät baøn maùy moät goùc180o vaø duøng baøn ñôõ 6 ñôõ maëtkhuoân roài daàn daàn haï xuoáng baèng pittoâng 2, maãu seõ taùch khoûi khuoân.

Hình 1-59 Ruùt maãu baèng choát ñaåy

a)

b)Hình 1-60 Nguyeân lyù ruùt maãu:a) Kieåu baøn quay b) Kieåu baøn laät



Ñoàng thôøi quaù trình laøm khuoân laïi tieáp tuïc phía traùi.4.3.2 Cheá taïo loõi:Coù theå duøng maùy laøm khuoân ñeå laøm loõi baèng caùch thay taám maãu treân baøn maùy

baèng hoäp loõi. Ñeå ñaûm baûo chaát löôïng cao cuûa loõi, ngöôøi ta coøn söû duïng moät soá maùy laømloõi rieâng.

Maùy nhoài ñaåy baèng truïc xoaén (hình 1-61).Nhöõng loõi hình truï coù tieát dieän khoâng ñoåi treân suoát chieàu daøi, coù theå duøng maùy loaïi

naøy. Truïc xoaén 5 ñöôïc truyeàn chuyeån ñoäng quay seõ taûi hoãn hôïp loõi trong oáng chöùa hoãnhôïp 2 qua loã thoaùt coù hình daïng, kích thöôùc ñaõ ñònh saün. Raõnh thoaùt khí ñöôïc taïo ra nhôøtruïc nhoû kim loaïi 4 . Ñoä chaët cuûa hoãn hôïp nhôø caùc maù xoaén taûi lieân tuïc di chuyeån coù söùccaûn lôùn ôû mieäng oáng. Loõi ñi ra treân taám saáy 3. Heä thoáng caét loõi seõ hoaït ñoäng ñeå taïo ra ñoädaøi tuøy yù.

Coù theå thay truïc xoaén baèng heä thoáng ñaåy pittoâng ñeå eùp leân hoãn hôïp loõi.

Maùy thoåi caùt (hình 1-62).Khí neùn coù aùp löïc cao (5 8at) thoåi vaøo

buoàng 4, hoãn hôïp laøm loõi cho vaøo buoàng 4 theo

chu kyø vaø troän laãn vôùi khí eùp seõ chui qua loã cuûataám 3 vaøo hoäp loõi 1. Hoäp loõi gaén vaøo cô caáu eùp 2ñeå eùp hoäp loõi vaøo taám 3. Khí eùp seõ ra theo nhöõngloã 6. Söï ñaàm chaët nhôø ñoäng naêng cuûa hoãn hôïp khíeùp vôùi hoãn hôïp.

Phöông phaùp thoåi coù naêng suaát cao, chaátlöôïng baûo ñaûm, cheá taïo ñöôïc loõi lôùn, nhöng chaátdính trong hoãn hôïp phaûi khoâ ñeå taïo ñieàu kieän thoåideã daøng. Hoäp loõi phaûi laøm baèng kim loaïi ñeå choáng

maøi moøn cao.

3 5

21

4

Hình 1-61 Maùy nhoài ñaåy

1. Pheãu 2. OÁng 3. Baøn ñôõloõi 4. Truïc taïo raõnh thoângkhí 5. Truïc xoaén

Hình 1-62 Maùy thoåi caùt

Khíeùp Caùt

2

6



4.4 Saáy khuoân, loõi, laép khuoân vaø roùt kim loaïi vaøo khuoâân.

4.4.1 Saáy khuoân, loõi: - Muïc ñích saáy: naâng cao ñoä beàn, tính thoâng khí vaø giaûm bôùt khaû naêng taïo khí cuûa

chuùng khi roùt kim loaïi vaøo khuoân. Loõi phaûi saáy tröôùc khi la ép raùp vôùi khuoân.

Ñoái vôùi khuoân thöôøng chæ khi naøo cheá taïo nhöõng vaät ñuùc lôùn vaø cao, hoaëc hìnhdaïng phöùc taïp, nhieàu phaàn loài loõm taïo neân nhöõng uï caùt nhoâ ra deã vôõ; vaät ñuùc caàn chaátlöôïng cao, chiu löïc lôùn thì phaûi saáy khuoân (khuoân khoâ).

- Nhieät ñoä vaø thôøi gian saáy:+ Nhieät ñoä saáy töø 1750 4500 C tuøy thuoäc vaøo hình daùng, kích thöôùc khuoân,

loõi, chaát dính keát ñöôïc söû duïng.+ Thôøi gian saáy ñoái vôùi khuoân ñuùc gang, theùp, hôïp kim maøu töø 4 36 giôø.

Thôøi gian saáy cho loõi coù khoái löôïng 200 kg coù duøng chaát dính keát töø 0,75 6 giôø,duøng ñaát seùt: 2 12 giôø.

- Phöông phaùp saáy: saáy beà maët khuoân ñuùc baèng moû ñoát, tia hoàng ngoaïi (boùng ñieän500W), chaát sôn boác chaùy…Saáy toaøn boä khuoân, loõi baèng doøng khí noùng (loø saáy).

4.4.2 Laép raùp khuoân, loõi:

Laép raùp caùc phaàn khuoân, loõi ñeå taïo ra khuoân ñuùc laø khaâu cuoái cuøng cuûa coâng ngheälaøm khuoân. Nhöõng yeâu caàu khi laép raùp khuoân:

- Caùc nöûa khuoân vaø loõi ñaõ ñöôïc saáy khoâ khoâng coù ñoä aåm vöôït quaù qui ñònh vaø ñaõñöôïc kieåm tra kó caøng.

- Vieäc ñònh vò loõi (neáu coù) phaûi baûo ñaûm chaét chaén vaø coù ñoä chính xaùc yeâu caàu.Coù heä thoáng thoaùt khí cho loõi.

- Baûo ñaûm ñoä kín khít ôû maëtphaân khuoân.a. Laép raùp loõi : Loõi sau khi saáy coù ñoä beàn cao

neân coù theå vaän chuyeån baèng tay ñoáivôùi loõi nhoû, vaän chuyeån baèng caàn truïcvôùi loõi lôùn.

Loõi ñöôïc laép vaøo khuoân nhôøphaàn goái loõi. Tuy vaäy cuõng phaûi caên ñobaèng thöôùc hoaëc baèng döôõng ñeå dòchchænh kích thöôùc, sau ñoù coá ñònh noù vôùikhuoân döôùi ñeå baûo ñaûm khi laép raùpkhuoân treân vaøo khoâng laøm xeâ dòch.

Tröôøng hôïp loõi baèng caùt coù ñoädaøi thaân loõi lôùn, loõi laép coâng xoân phaûiñöôïc gia coá theâm baèng con maõ (hình 1-63).

a)õ

b Hình 1-63

a) Caùc loaïi con maõ b) Caùch laép con maõ

Con maõ

Loõi coâng xoân



Con maõ laø moät keát caáu baèng kim loaïi töông öùng vôùi hôïp kim ñuùc. Chuùng coù keát caáutuøy theo daïng vaät ñuùc. Con maõ coù taùc duïng choáng laïi moïi bieán daïng cuûa loõi hoaëc do troïng



V

o

F

o

V dV dF h P .'.1

löôïng baûn thaân loõi, hoaëc do taùc duïng cuûa kim loaïi loûng. Do ñoù, xaùc ñònh vò trí ñaët con maõphaûi thích hôïp ñeå phaùt huy taùc duïng cuûa noù.

b. Laép khuoân.Laép khuoân laø böôùc cuoái taïo ra loøng khuoân ñuùc hoaøn chænh neân yeâu caàu thaät caån

thaän.- Caùc nöûa khuoân gheùp vaøo nhau ñuùng vò trí cuûa choát ñònh vò ñeå traùnh leäch loøng

khuoân.

- Ñoái vôùi khuoân caùt, ñeå baûo ñaûm ñoä kín khít, giöõa caùc maët raùp phaûi coù lôùp dínhbaèng ñaát seùt ñeå haïn cheá ba via hay roø kim loaïi loûng.- Keïp chaët hoaëc ñeø khuoân ñeå choáng laïi söùc ñaåy cuûa kim loaïi loûng.- Kieåm tra vò trí vaø ñoä ngang baèng cuûa coác roùt vaø ñaäu ngoùt.- Khuoân laép xong khoâng neân ñeå laâu môùi roùt vì ñoái vôùi khuoân caùt coù theå huùt aåm töø

moâi tröôøng xung quanh; caùc loaïi khuoân khaùc cuõng coù theå thay ñoåi caùc yeáu toá nhö nhieät ñoähoaëc laøm baån loøng khuoân....

c. Ñeø khuoân hoaëc keïp khuoân.Kim loaïi loûng khi ñaõ ñieàn ñaày loøng khuoân, seõ taùc duïng leân loõi vaø khuoân moät löïc

ñaåy laøm khuoân treân xeâ dòch, thaäm chí noåi khuoân treân. Ñieàu ñoù seõ gaây ra roø ræ kim loaïi

loûng, sai leäch loøng khuoân. Ñeå haïn cheá noù, ngöôøi ta phaûi ñeø khuoân hay keïp khuoân baèngchoát hoaëc bu loâng.

Phöông phaùp ñôn giaûn hôn caû laø aùp duïng ñònh luaät Acsimet nhö sau : Löïc keïp khuoân hoaëc “Taûi troïng ñeøø” vaø khoái

löôïng cuûa khuoân treân phaûi lôùn hôn löïc ñaåy Acsimet cuûakim loaïi loûng leân khuoân treân vaø leân loõi.

Muoán tính löïc ñaåy cuûa kim loaïi loûng leân khuoântreân, ta xeùt moät dieän tích voâ cuøng nhoû dF cuûa beà maëtloøng khuoân treân naèm nghieâng vôùi phöông ngang moät

goùc vaø ôû moät ñoä saâu h so vôùi maët thoaùng kim loaïiloûng (hình 1-64).Löïc ñaåy cuûa kim loaïi loûng taùc duïng theo

phöông thaúng goùc vôùi beà maët dF:dPn= h. .dF. laø khoái löôïng rieâng cuûa kim loaïi loûng (g/cm3) Thaønh phaàn thaúng ñöùng cuûa löïc dPn ñaåy leân dieän

tích dF laø:dPñ = dPn .cos

= h. . dF .cos

=h..dF ’dF ’= dF. cos (dieän tích hình chieáu cuûa dF treân maët phaúng ngang)

Nhö vaäy löïc ñaåy P1 cuûa kim loaïi loûng leân beà maët loøng khuoân treân seõ la ø:

h

Hình 1-64AÙp löïc cuûa

kim loaïi loûngleân khuoân.



)(25,1.

N N

Q p

)(04,0 cm pd

Töø ñaây ta thaáy löïc ñaåy cuûa kim loaïi loûng leân beà maët loøng khuoân treân P1 baèng khoáilöôïng khoái kim loaïi töông ñöông coù theå tích laø V, theå tích naøy ñöôïc giôùi haïn nhö sau: maëtñaùy laø phaàn beà maët vaät ñuùc tieáp xuùc vôùi khuoân treân, chieàu cao tính töø maët ñoù tôùi maëtthoaùng kim loaïi ôû coác roùt.

Loõi naèm trong khuoân cuõng tieáp xuùc vôùi kim loaïi loûng neân cuõng chòu moät löïc ñaåyAcsimet töø döôùi leân, löïc naøy truyeàn qua goái loõi vaø cuõng ñaåy leân khuoân treân. Löïc ñaåy vaøoloõi P2 cuõng baèng khoái löôïng khoái kim loaïi töông ñöông coù theå tích baèng theå tích phaàn loõi

chieám choã trong kim loaïi loûng.Nhö vaäy toång aùp löïc cuûa kim loaïi loûng ñaåy leân khuoân treân (P) seõ baèng löïc ñaåy leânbeà maët loøng khuoân treân P1 coäng vôùi löïc ñaåy leân loõi P2.

P = P1 + P2 Do hoøm khuoân treân (khuoân vaø hoãn hôïp) coù khoái löôïng laø GKT neân ta tính löïc keïp

khuoân hoaëc ta ûi troïng ñeø khuoân Q nhö sau:Q = (P - GKT) .n

n -Heä soá tính ñeán doøng chaûy ñoäng cuûa kim loaïi trong khuoân. Thöôøng choïn n=1,3 1,4.

Ngoaøi phöông phaùp tính treân ta coù theå duøng coâng thöùc gaàn ñuùng sau ñaây ñeå tính löïc

ñeø khuoân cho nhanh:

Trong ñoù: F - dieän tích hình chieáu baèng cuûa maët khuoân treân. (coù theå keå caû dieän tíchheä thoáng roùt) (dm2 ).

H - Chieàu cao khuoân treân (dm). - Khoái löôïng rieâng kim loaïi loûng (kg/ dm3).V - Theå tích loõi (dm3).GKT

- Khoái löôïng khuoân treân ( hoøm khuoân vaø caùt ) (kg).

n - Heä soá an toaøn (n=1,3 1,4 )Neáu keïp khuoân baèng buloâng, thì löïc ta ùc duïng leân moãi bu loâng seõ laø :

Q- Löïc keïp khuoân (N)N - Soá löôïng buloâng.

Töø ñoù suy ra ñöôøng kính buloâng:

4.4.3 Roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân:a. Thuøng roùt: kim loaïi loûng töø loø naáu ñöôïc thaùo vaøo nhöõng thuøng roùt, roài mang

thuøng roùt vaøo khuoân. Thuøng roùt coù voû ngoaøi baèng theùp laù daøy 6 8 mm, ñaùy daøy 10 13mm, beân trong coù ñaép moät lôùp gaïch chòu löûa daøy 20 mm.Thuøng coù theå laøm hình truï, hìnhcoân (hình 1-65).

b. Nhieät ñoä roùt:

Q = 10.n. (F.H. + Vloõi. - GKT ). ( N )



Ñoái vôùi gang: Vaät ñuùc lôùn, khoâng quan troïng 1220 12600C.Vaät ñuùc trung bình 1280 13200C.Vaät ñuùc thaønh moûng 1320 13600C.

Gang ra loø coù nhieät ñoä yeâu caàu cao hôn nhieät ñoä roùt khoaûng 500C.Ñoái vôùi theùp: nhieät ñoä roùt khoaûng 15000C, nhieät ñoä ra loø 1550 16000C.Ñoái vôùi hôïp kim ñoàng: nhieät ñoä roùt khoaûng 1040 11700C.Ñoái vôùi hôïp kim nhoâm: nhieät ñoä roùt khoaûng 700 7300C.

a)

b) c)

Hình 1-65 Thuøng roùt.a. Thuøng roùt moät ngöôøi mang.b. Thuøng roùt nhieàu ngöôøi mang.c. Thuøng roùt duøng caàn truïc



Chöông 5

ÑUÙC CAÙC HÔÏP KIM

5.1 Tính ñuùc cuûa hôïp kim.

Tính ñuùc cuûa hôïp kim laø khaû naêng ñuùc deã hay khoù cuûa hôïp kim ñoù. Noù ñöôïc ñaùnhgiaù baèng caùc chæ tieâu cô baûn sau ñaây:

5.1.1 Tính chaûy loaõng: Laø möùc ñoä loûng hay seät cuûa hôïp kim ñuùc, taïo khaû naêng ñieàn ñaày khuoân vaø nhaän

ñöôïc vaät ñuùc roõ neùt. Tính chaûy loaõng keùm thì vaät ñuùc deã bò thieáu huït, hình daïng vaät ñuùckhoâng ñöôïc roõ neùt, khoù ñuùc ñöôïc nhöõng vaät ñuùc phöùc taïp vaø thaønh moûng.

Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng ñeán tính chaûy loaõng goàm:a. Nhieät ñoä:Nhieät ñoä laø yeáu toá quan troïng quyeát ñònh tính chaûy loaõng cuûa hôïp kim. Ñeå coù ñoä

chaûy loaõng cao, khi roùt ngöôøi ta naâng nhieät ñoä leân treân ñöôøng loûng moät löôïng goïi laø ñoä

quaù nhieät . Ñoä quaù nhieät taêng tính chaûy loaõng taêng. Nhöng nhieät ñoä roùt quaù cao deã sinh

nhieàu khuyeát taät khaùc trong vaät ñuùc. Vì vaäy, moãi hôïp kim ñuùc coù moät nhieät ñoä roùt nhaátñònh.

b. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa hôïp kim:Thaønh phaàn hoaù hoïc quyeát ñònh tính chaát cuûa hôïp kim vaø do ñoù cuõng quyeát ñònh

tính chaûy loaõng cuûa noù. Khi thay ñoåi thaønh phaàn hoaù hoïc seõ laøm thay ñoåi tính chaûy loaõngcuûa hôïp kim.

Ñoái vôùi heä hôïp kim Fe-C, haøm löôïng caùc bon, phoát pho taêng, tính chaûy loaõng taêngnhöng phoát pho taêng laøm tính deûo cuûa heä hôïp kim naøy giaûm, do ñoù haøm löôïng phoát phophaûi haïn cheá. Ngöôïc laïi löu huyønh (S) laøm giaûm ñoä chaûy loaõng cuûa hôïp kim Fe-C.

Ñoái vôùi theùp, Mn, Si vôùi haøm löôïng bìnhthöôøng khoâng aûnh höôûng ñeán ñoä chaûy loaõng. Nhöng Si

laøm taêng ñoä chaûy loaõng cuûa gang, Mn laøm giaûm ñoä

chaûy loaõng cuûa noù.c. Caáu taïo hôïp kim:Kim loaïi nguyeân chaát vaø hôïp kim cuøng tinh thì

coù ñoä chaûy loaõng cao hôn hôïp kim coù caáu taïo daïngdung dòch ñaëc vaø hôïp chaát hoùa hoïc. Hôïp kim caøng gaànñieåm cuøng tinh thì ñoä chaûy loaõng caøng cao.

d. Coâng ngheä khuoân:Moïi yeáu toá khaùch quan khaùc (nhö khuoân, loõi,

coâng ngheä roùt..v.v..) cuõng aûnh höôûng ñeán tính chaûyloaõng.

Neáu tính daãn nhieät cuûa vaät lieäu laøm khuoâncaøng cao thì laøm ñoä chaûy loaõng caøng keùm. Tính chaûy loaõng khi ñuùc trong khuoân kim loaïikeùm xa khi ñuùc trong khuoân caùt.

Hình 1-66 Maãu

thöû xoaén oác ñeåxaùc ñònh tính chaûyloaõng cuûa hôïp kimñuùc



Tính chaát doøng chaûy trong heä thoáng roùt cuõng laøm thay ñoåi tính chaûy loaõng. Roõ raøngdoøng chaûy roái bao giôø cuõng ít maát maùt nhieät hôn doøng chaûy taàng.

Ñeå ño ñoä chaûy loaõng cuûa hôïp kim ñuùc, duøng maãu thöû coù raõnh xoaén oác (hình 1-66).Kim loaïi loûng ñöôïc roùt vaøo coác roùt vaø chaûy theo raõnh 1 cuûa maãu thöû. Ñoä chaûy loaõng cuûahôïp kim ñuùc ñöôïc xaùc ñònh baèng chieàu daøi kim loaïi ñieàn ñaày maãu thöû. Chieàu daøi ñoù caønglôùn thì ñoä chaûy loaõng caøng lôùn.

5.1.2 Tính co:

Ñoù laø khaû naêng giaûm theå tích cuûa hôïp kim khi keát tinh. Ñoä co coù theå ñaùnh giaù bôûicaùc chæ tieâu sau ñaây:

- Co theå tích:

- Co chieàu daøi:

Trong ñoù:v, L: Ñoä co theå tích vaø kích thöôùc .Vlk, Llk: Theå tích vaø kích thöôùc loøng khuoân.

Vvd, Lvd: Theå tích vaø kích thöôùc vaät ñuùc töông öùng.Co theå tích coù theå taïo ra loõm co trong vaät ñuùc, ñeå haïn cheá caàn tính toaùn heä thoángroùt vaø ñaäu ngoùt hôïp lyù. Hieän töôïng co laøm thay ñoåi hình daùng kích thöôùc, taïo öùng suaát,cong veânh hoaëc laøm nöùt vaät ñuùc. Ñoä co phuï thuoäc thaønh phaàn hôïp kim ñuùc. Ñoä co chieàudaøi thöôøng baèng 1/3 ñoä co theå tích.

Quaù trình co dieãn ra ôû traïng thaùi loûng vaø traïng thaùi ñaëc (luùc keát tinh) choñeán nhieät ñoä thöôøng:

a.Co ôû traïng thaùi loûng: laø söï co töø nhieät ñoä cuûa kim loaïi loûng sau khi roùt ñeán nhieätñoä hôïp kim baét ñaàu keát tinh. Nhieät ñoä caøng cao, löôïng co ngoùt caøng nhieàu. Ñoái vôùi gang

quaù nhieät 100

o

C theå tích seõ co khoaûng 1,1 1,8%b. Co khi keát tinh: laø söï co töø nhieät ñoä cuûa kim loaïi baét ñaàu keát tinh ñeán khi keát

tinh xong. Ñoä co theå tích naøy lôùn nhaát tuøy thuoäc nhöõng yeáu toá sau ñaây:- Khoaûng ñoâng lôùn thì co caøng nhieàu chaúng haïn nhö gang caøng xa ñieåm cuøng tinh

löôïng co caøng lôùn.- Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa hôïp kim.Thaønh phaàn hoaù hoïc aûnh höôûng roõ neùt ñeán ñoä co cuûa hôïp kim. Ví duï löôïng graphit

trong gang caøng lôùn seõ laøm giaûm co theå tích (1% graphit taêng theå tích chöøng 2%) do ñoùcuøng thaønh phaàn nhöng keát tinh thaønh gang traéng co nhieàu hôn gang xaùm.

c. Co ôû traïng thaùi raén: laø söï co töø nhieät ñoä cuûa kim loaïi keát tinh xong ñeán nhieät ñoäthöôøng. Ñoù laø co veà chieàu daøi.

5.1.3 Tính thieân tích:

Thieân tích laø söï khoâng ñoàng ñeàu toå chöùc hoaëc thaønh phaàn trong töøng vuøng hoaëctrong noäi boä haït tinh theå. Thieân tích vuøng hình thaønh chuû yeáu do hai yeáu toá troïng löôïngbaûn thaân vaø aùp löïc. Nhöõng nguyeân toá coù troïng löôïng rieâng lôùn seõ laéng xuoáng phía döôùi,

%)(%100.vd

vd lk

L

L

L L

%)(%100.vd

vd lk

v

V

V V



nheï thì noåi leân treân. AÙp löïc taùc ñoäïng leân töøng chaát ñieåm trong loøng khuoân cuõng khaùc nhautaïo neân

hieän töôïng thieân tích vuøng.Trong töøng haït höôùng taûn nhieät cuõng khaùc nhau taïo neân toå chöùc nhaùnh caây. Theo

töøng höôùng khaùc nhau taäp trung caùc nguyeân toá cuøng thoâng soá maïng hoaëc ñoàng daïng lieânkeát vôùi nhau taïo neân söï khaùc bieät ngay trong noäi boä haït.

Hôïp kim caøng phöùc taïp caøng deã sinh ra thieân tích. Ngoaøi ra phöông phaùp ñuùc, coâng

ngheä ñuùc cuõng coù aûnh höôûng ñeán thieân tích chaúng haïn ñuùc li taâm, nhöõng phaàn töû coù khoáilöôïng lôùn seõ phaân boá phía ngoaøi vaät ñuùc, ngöôïc laïi taïp chaát nheï vaø nhöõng nguyeân toá coùkhoái löôïng nhoû phaân boá beân trong vaät ñuùc.

5.1.4 Tính hoaø tan khí :

Laø khaû naêng xaâm nhaäp cuûa khí vaøo hôïp kim loûng khi naáu chaûy cuõng nhö khi roùtvaøo khuoân.

Tính hoaø tan khí phuï thuoäc vaøo loaïi hôïp kim, loaïi khí, nhieät ñoä vaø aùp suaát.Nhöõng khí hoaø tan thöôøng laø O2, H2, N2 , CO, CO2 , hôi nöôùc...Oxy coù theå khoâng hoaø tan ôû traïng thaùi loûng vaø ñaëc trong nhoùm kim loaïi Al, Mg. Vì

vaäy, khi ñuùc gang neáu taêng haøm löôïng Mg seõ giaûm löôïng hoaø tan khí. Oxy coù theå hoøa tanôû traïng thaùi loûng vôùi soá löôïng lôùn vôùi Fe, Cu, Ni v.v...

Hydroâ laø loaïi khí coù khaû naêng khueách taùn vaøo kim loaïi ôû nhieät ñoä trong phoøng.Caùc nguyeân toá nhö Ti, Cr, Mn, Fe hoaø tan Nitô ôû traïng thaùi loûng taïo thaønh dung

dòch ñaëc vaø Nitôrit.Nhieät ñoä, aùp suaát caøng taêng khaû naêng hoaø tan khí caøng taêng.

5.2 Ñuùc gang:

5.2.1. Khaùi nieäm:

Gang laø hôïp kim ñuùc ñöôïc duøng nhieàu nhaát. Ñoù laø hôïp kim cuûa Fe vaø C vôùi haømlöôïng C > 2%. Ngoaøi ra, coøn chöùa caùc nguyeân toá Mn, Si, P, S, hoaëc moät vaøi nguyeân toá hôïpkim khaùc. Caùc nguyeân toá thöôøng coù trong gang naèm trong giôùi haïn sau :C = 2,0 4,0%; Si = 0,4 3,5%; Mn = 0,2 1,5%; P = 0,04 1,5%; S = 0,02 0,2 %.Gang ñuùc ñöôïc chia thaønh caùc loaïi sau:

a. Theo thaønh phaàn hoaù hoïc ngöôøi ta chia gang nhö sau:

- Gang thöôøng: Laø gang ngoaøi caùc nguyeân toá thöôøng coù khoâng chöùa caùc nguyeân toáhôïp kim hoaù. Nhöõng nguyeân toá kim loaïi ngoaøi Fe phaûi naèm trong giôùi haïn Si < 4%;

Mn < 2%; Cr < 0,1%; Ni < 0,1%.- Gang hôïp kim thaáp laø gang maø löôïng chöùa nguyeân toá hôïp kim < 3%.- Gang hôïp kim trung bình: löôïng chöùa nguyeân toá hôïp kim 3 10%.- Gang hôïp kim cao löôïng chöùa nguyeân toá hôïp kim >10%.

b. Theo toå chöùc vaø ñieàu kieän taïo thaønh graphit ngöôøi ta chia gang thaønh caùc loaïi.

- Gang traéng: cacbon trong gang naøy ôû daïng lieân keát hoaù hoïc xeâmentit töï do (trongleâñeâburít ) vì vaäy gang naøy raát cöùng vaø doøn.



- Gang hoa raâm: toå chöùc cuûa gang vöøa coù graphit vöøa coù leâ ñeâ bua rít(coù xeâmentit).- Gang bieán traéng: maët ngoaøi laø gang traéng nhöng phía trong laïi gang xaùm. Vuøng

tieáp giaùp giöõa hai toå chöùc coù toå chöùc cuûa gang hoa raâm.- Gang xaùm: trong gang khoâng coù xeâmentit töï do maø chæ coù graphit. Gang xaùm coù

tính ñuùc raát toát, deã gia coâng cô khí.- Gang caàu: Graphit trong gang ôû daïng caàu nhôø ñöa vaøo chaát bieán tính ñaëc bieät

(Mg, Ce hoaëc moät soá nguyeân toá ñaát hieám khaùc) vaøo gang loûng khi ñuùc.

- Gang deûo: ôû ñaây graphit ôû daïng boâng neân tính deûo cuûa gang taêng leân.5.2.2 Caùc nhaân toá aûnh höôûng ñeán toå chöùc vaø tính chaát cuûa gang.

a.Thaønh phaàn hoaù hoïc.

Gang laø loaïi hôïp kim coù thaønh phaàn hoùa hoïc phöùc taïp. Ngoaøi nhöõng nguyeân toáthöôøng coù (nhö Fe, C, Mn, Si, P, S) tuøy theo nguoàn goác cuûa meû lieäu, ñieàu kieän naáu maø coøncoù caùc nguyeân toá khaùc nöõa. Vôùi haøm löôïng coù khi raát nhoû nhöng trong nhöõng ñieàu kieännhaát ñònh cuõng aûnh höôûng ñeán quaù trình taïo neàn cuûa gang vaø graphit hoaù.

Ñöùng veà phöông dieän graphit hoaù treân cô sôû laáy Si laøm chuaån (laø nguyeân toá thuùcñaåy graphit hoaù) ta coù baûng so saùnh sau :

Nguyeân toá Si Al Ti Ni Cu Mn Mo S Cr V

Heä soá

Graphit hoaù

1 0,5 0,4 0,35 0,25 -0,25 -0,35 -1,0 -1,0 -2,0

ÔÛ baûng treân nhöõng nguyeân toá coù heä soá graphit hoaù mang daáu döông laø nguyeân toá

Graphit hoùa, coøn mang daáu aâm laø nguyeân toá cacbít hoaù (caûn trôû graphit hoùa). Sau ñaây ta xeùt aûnh höôûng cuûa moät soá nguyeân toá hoùa hoïc.

- Cacbon vaø Silic: Ñaây laø nguyeân toá graphit hoùa maïnh neân thöôøng ñöôïc xeùt chung.Haøm löôïng C taêng, khaû naêng graphit hoùa taêng, nhöng giaûm ñoä beàn cuûa gang. Neáu haømlöôïng C thaáp, tính ñuùc cuûa gang giaûm. Vì vaäy, haøm löôïng C thích hôïp laáy khoaûngC = 2,5 3,5%.

Si coù aùi löïc vôùi Fe maïnh hôn cacbon neân deã laøm cho xementit bò phaân huûy taïo ñieàukieän cho quaù trình graphit hoùa.

Tuøy thuoäc vaøo möùc ñoä graphit hoùa yeâu caàu, chieàu daøy vaät ñuùc maø ngöôøi ta choïnhaøm löôïng Silic thích hôïp, nhöng chæ trong khoaûng: Si = 0,8 3%.

- Maêng gan: laø taïp chaát coù lôïi trong gang vì noù haïn cheá taùc haïi cuûa löu huyønh, laøm

nhoû mòn haït peùclit. Haøm löôïng Mn trong khoaûng: Mn = 0,6 1,3% coù aûnh höôûng toát ñeánGraphit hoùa. Nhöng taêng Mn ñaït ñeán 1,3 1,5% thì Mn coù taùc duïng taêng löôïng Peclit,giaûm pherit. Neáu haøm löôïng Mn taêng >1,5% seõ laøm gang hoaù traéng.

- Phoátpho: Phoátpho ít aûnh höôûng ñeán söï Graphit hoùa nhöng phoátpho taêng seõ laømtaêng tính chaûy loaõng cuûa gang. Khi taêng > 3,5% P seõ hình thaønh cuøng tinh ba nguyeân :Fe3P – Fe3C –Fe. Thöôøng Fe3C ôû ñaây seõ phaân hoùa thaønh auxteânit vaø graphit neân chæ thaáy



cuøng tinh hai nguyeân. Phoátphit raén, doøn coù khaû naêng choáng maøi moøn, nhöng deã nöùt nguoäi.Haøm löôïng phoátpho trong gang cho pheùp: P = 0,2 1%.

- Löu huyønh: laø taïp chaát coù haïi vì noù laøm giaûm tính chaûy loaõng, giaûm ñoä beàn cuûagang. Löu huyønh laø nguyeân toá caûn trôû Graphit hoùa maïnh. Ñeå giaûm taùc haïi cuûa nguyeân toá Sngöôøi ta taêng Mn, vì Mn keát hôïp vôùi S taïo neân Sunphit Mn (MnS) khoù chaûy. Nhöng khoângtheå taêng nhieàu Mn ñöôïc. Do vaäy löôïng S cho pheùp trong gang laø S < 0,12%.

- Ñoàng; Niken: Laø hai nguyeân toá coù aûnh höôûng toát ñeán toå chöùc vaø tính chaát cuûagang. Khi ñoâng ñaëc Cu giuùp cho söï Graphit hoùa, ñoàng thôøi khi chuyeån bieán cuønh tinh noùlaïi caûn trôû söï phaân hoùa peclit. Chæ coù Cu vaø Ni môùi coù hai ñaëc tính naøy.

- Croâm: Laø chaát cacbit hoùa maïnh khi chuyeån bieán cuøng tinh nhöng ôû chuyeån bieáncuøng tích laïi naâng cao tính oån ñònh cuûa auxteânit. Thöôøng ít khi duøng rieâng Cr ñeå hôïp kimhoùa gang maø thöôøng keát hôïp vôùi caùc nguyeân toá khaùc (Niken, Moâlipden, ñoàng, nhoâm...).

- Moâlipden: Laø chaát hôïp kim hoùa gang coù taùc duïng taêng ñoä beàn raát maïnh. Khi haømlöôïng > 0,8%, Mo ñöôïc coi laø chaát cacbit hoùa, nhöng chæ laøm gang hoùa traéng khi Mo >3%.Neáu vôùi toác ñoä nguoäi bình thöôøng vaø haøm löôïng Mo <1% noù giuùp söï graphit hoùa khi ñoâng

ñaëc. Mo laø chaát oån ñònh peclit raát maïnh.- Vanadi: Laø chaát cacbit hoùa maïnh. Vanadi trong gang laøm nhoû mòn haït peclit vaø

Graphit do ñoù laøm taêng ñoä beàn vaø ñoä cöùng cuûa gang, nhaát laø gang coù haøm löôïng C thaáp(gang hoa raâm) löôïng Vanadi thöôøng duøng 0,15 0,35%.

- Titan: Vôùi löôïng chöùa < 0,5% trong gang tröôùc cuøng tinh, titan giuùp cho quaù trìnhGraphit hoùa, taïo neân graphit taám ngaén, nhoû, mòn. Thöôøng chæ ñöa vaøo gang 0,05 0,1% Ti.Döôùi 0.2% Ti coù taùc duïng graphit hoùa maïnh hôn Si, nhöng > 0,2% khaû naêng ñoù giaûm ñi.

- Nhoâm: AÛnh höôûng cuûa Al tuøy thuoäc haøm löôïng cuûa noù trong gang.< 0,4%Al giuùp cho söï graphit hoùa.4 8% Al laøm giaûm söï graphit hoùa.AÛnh höôûng cuûa Al tôùi söï graphit hoùa chæ baèng 1/3 1/2 aûnh höôûng cuûa Silic. Ngöôøi

ta thöôøng duøng nhoâm ñeå cheá taïo gang choáng oâxy hoùa.

b. AÛnh höôûng cuûa toác ñoä nguoäi.

Toác ñoä nguoäi khoâng nhöõng laøm thay ñoåi neàn cuûa gang maø coøn tröïc tieáp aûnh höôûngñeán söï graphit hoùa. Taêng toác ñoä nguoäi, gang keát tinh thaønh leâñeâburit (coù xeâmentit), toác ñoänguoäi giaûm gang seõ xaùm nhöng nguoäi chaäm quaù haït graphit caøng to.

Ngöôøi ta thöôøng laøm nguoäi nhanh khi chuyeån bieán cuøng tích ñeå ñaït toå chöùc peclit,

coøn ôû vuøng chuyeån bieán cuøng tinh nguoäi chaäm ñeå taïo graphit, giaûm xementit.Toác ñoä nguoäi coøn laøm thay ñoåi caû hình daïng vaø söï phaân boá graphit.

c. Caùc yeáu toá aûnh höôûng khaùc.

- Quaù nhieät vaø nhieät ñoä roùt.Quaù nhieät laø naâng cao nhieät ñoä cuûa gang loûng cao hôn nhieät ñoä noùng chaûy hoaøn

toaøn cuûa noù. Quaù nhieät laøm gang keát tinh ra graphit nhoû mòn, giaûm löôïng graphit, taênglöôïng caùcbon lieân keát laøm cho gang coù xu höôùng bieán traéng, giaûm tính di truyeàn xaáu cuûa



gang (vì quaù nhieät coù taùc duïng hoøa tan, giaûm bôùt nhöõng maàm graphit thoâ to trong nguyeânlieäu vaø thay ñoåi löôïng khí hoaø tan trong kim loaïi).

Vôùi gang coù theå quaù nhieät ñeán 1600oC ñoä beàn seõ taêng, nhöng neáu cao hôn nöõa ñoäbeàn laïi giaûm vì haït graphit thoâ to.

Vôùi toác ñoä quaù nhieät nhaát ñònh, nhieät ñoä roùt caøng thaáp, gang caøng ít coù xu höôùnghoùa traéng, ñoä beàn giaûm. Vì vaäy, thöôøng roùt ôû nhieät ñoä 1320 1450oC.

- Bieán tính.

Trong saûn xuaát gang coù nhieàu caùch bieán tính khaùc nhau, ñeå ñaït nhöõng muïc ñíchkhaùc nhau, nhöng ñeàu nhaèm laøm taêng ñoä beàn cuûa gang.+ Khi cheá taïo gang caàu ta phaûi duøng chaát caàu hoùa nhö Mg hoaëc caùc nguyeân toá ñaát

hieám ñeå graphit ñaït daïng caàu.Ñieàu chuù yù laø caùc chaát caàu hoùa naøy thöôøng caûn trôû söï graphit hoùa, neân ngöôøi ta

phaûi ñoàng thôøi duøng theâm Feroâsilic (FeSi) nöõa ñeå gang xaùm.+ Khi saûn xuaát gang deûo, bieán tính nhaèm ruùt ngaén thôøi gian uû gang traéng vaø thöôøng

duøng moät löôïng nhoû Al.+ Khi saûn xuaát gang graphit taám chaát löôïng cao thì bieán tính coù nhieäm vuï taïo ra

graphit mòn vaø neàn peclit ñoàng nhaát.

- Nhieät luyeän.Ñeå thay ñoåi cô tính cuûa gang sau khi keát tinh, ngöôøi ta duøng phöông phaùp nhieät

luyeän nhaèm:+ Phaân hoùa xementit ñeå taïo neân graphit laøm cho gang meàm hôn.+ Chuyeån bieán auxtenit thaønh toå chöùc khoâng caân baèng coù cô tính cao hôn peclit nhö

troâxtit, xoocbit hoaëc mactenxit. Hai yeáu toá chuû yeáu laøm thay ñoåi neàn cuûa gang vaø graphitlaø nhieät ñoä vaø thôøi gian.

5.2.3 Ñaëc ñieåm khi ñuùc gang xaùm.

Gang xaùm ñöôïc söû duïng nhieàu vì coù tính ñuùc raát toát theå hieän ôû caùc maët sau:- Tính chaûy loaõng cao vì vaäy ñuùc ñöôïc caùc vaät ñuùc thaønh moûng, phöùc taïp.- Khoái löôïng rieâng cuûa gang lôùn, chaûy loaõng cao neân ít laãn caùc taïp chaát xæ vaø boït

khí.- Ñoä co cuûa gang nhoû neân haïn cheá ñöôïc loõm co, roã co.Ñeå taêng ñoä chaûy loaõng cuûa gang, ngöôøi ta taêng haøm löôïng Si, P. Ñeå giaûm löôïng co

ngoùt phaûi haïn cheá nhieät ñoä roùt, duøng khuoân khoâ. Ñeå giaûm ñoä hoøa tan khí thì taêng ñoä quaùnhieät, saáy vaø laøm saïch nguyeân vaät lieäu khi naáu v.v...

Coâng ngheä ñuùc gang xaùm töông ñoái ñôn giaûn vaø coù theå ñuùc gang trong caùc loaïikhuoân. Noùi chung chæ caàn choïn phoái lieäu thích hôïp, maø khoâng caàn ñeán nhöõng bieän phaùp xöûlí phöùc taïp trong quaù trình naáu.

Moät ñieàu caàn chuù yù laø chieàu daøy thaønh vaät ñuùc aûnh höôûng nhieàu cô tính. Thaønh vaätñuùc daøy, möùc ñoä graphit hoaù taêng, haït cuûa neàn cô sôû to, keát quaû ñoä beàn giaûm.

Thöôøng khoâng duøng gang xaùm ñeå ñuùc nhöõng vaät coù thaønh moûng khaùc nhau nhieàuvì neáu muoán thaønh daøy coù toå chöùc peclit thì ôû phaàn thaønh moûng laïi coù xementit, ngöôïc laïiñaûm baûo thaønh moûng khoâng bò traéng thì toå chöùc choã thaønh daøy bò nhieàu pherit.



5.2.4.Naáu chaûy gang.

a. Vaät lieäu chòu löûa:

Vaät lieäu chòu löûa ñeå laùt xung quanh thaønh loø. Phía trong cuûa caùc loø luyeän kim, loøñuùc, loø nung vaø caùc thieát bò khaùc laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao. Yeâu caàu vaät lieäu chòu löûa phaûichòu ñöôïc nhieät ñoä cao, oån ñònh hoùa hoïc, khoâng thay ñoåi theå tích theo nhieät ñoä, truyeànnhieät keùm…

Theo thaønh phaàn hoùa hoïc vaät lieäu chòu löûa chia ba nhoùm:- Vaät lieäu chòu löûa axít: nhö gaïch Ñinat coù nhieät ñoä chaûy 16300C 17300C, goàm

92% 96% SiO2, 2% ñaù voâi. Thöôøng ñeå xaây loø ñieän, loø nung baèng ngoïn löûa.

- Vaät lieäu chòu löûa Badic: nhö gaïch Manheâdít, Croâm- Manheâdít, Ñoâloâmít. GaïchManheâdít coù nhieät ñoä chaûy 21650C thöôøng xaây loø luyeän theùp.

- Vaät lieäu chòu löûa trung tính: nhö gaïch Croâmít, Samoát. Gaïch Samoát chöùa 50% 60% SiO2, 42%Al2O3 vaø 1,5 3% Fe2O3 coù nhieät ñoä chaûy 15800C 17300C, duøng ñeå xaây loøñuùc.

Vaät lieäu chòu löûa coù chöùa caùcbon tôùi 90%C, ñöôïc duøng ñeå cheá taïo caùc ñieän cöïcbaèng than hoaëc graphít trong caùc loø hoà quang, noài naáu kim loaïi v.v…

b. Loø ñöùng:

Trong ngaønh ñuùc ngöôøi ta thöôøng duøng loø hoà quang, loø caûm öùng ñeå naáu theùp, loøñöùng duøng than coác, loø choõ duøng than ñaù, loø daàu ñoát baèng daàu F.O, loø ñieän ñeå naáu gang, loøcaûm öùng coù loõi Fe, loø noài ñeå naáu hôïp kim maøu.

Thieát bò naáu gang phaûi baûo ñaûm ñöôïc yeâu caàu:- Nhieät ñoä nöôùc gang ra loø cao.

- Thaønh phaàn gang oån ñònh.- Tieâu thuï ít nhieân lieäu.Loø ñöùng laø loaïi thieát bò naáu gang phoå bieán nhaát vì noù ñaùp öùng ñöôïc phaàn naøo

nhöõng yeâu caàu treân. Ngoaøi ra, coù theå naáu ñöôïc lieân tuïc, naêng suaát cao, soá ngöôøi phuïc vuïkhoâng nhieàu, khoâng chieám nhieàu dieän tích, söû duïng ñôn giaûn vaø coù khaû naêng töï ñoäng hoùa.

Loø ñöùng duøng than coác laø loaïi than ñöôïc cheá taïo töø than môõ ñöôïc chöng luyeän ôûnhieät ñoä 900 11000C vaø khoâng cho tieáp xuùc vôùi khoâng khí. Than coác raát beàn vaø coù nhieätnaêng lôùn.

Caáu taïo loø ñöùng: ñöôïc giôùi thieäu treân hình 1-68.Phaàn quan troïng cuûa loø ñöùng coù daïng oáng truï trong chöùa vaät lieäu naáu. Vaät lieäu naøy

ñöôïc ñöa töø saøn lieäu vaøo qua cöûa cho lieäu. Gioù töø quaït gioù ñöôïc ñöa vaøo buoàng gioù 6 quacaùc maét gioù 7 vaøo loø. Gioù ñi töø döôùi leân ñoát chaùy coät than loùt 11, kim loaïi noùng chaûy thaønhgioït vaø rôi xuoáng noài loø taïo thaønh gang loûng . Than meû boå sung vaøo coät than loùt, coøn ñaùvoâi (chaát trôï dung) taïo thaønh xæ. Tröôùc khi laáy gang loûng qua maùng ra gang 9, xæ ñöôïc laáyra ngoaøi qua cöûa ra xæ 16 naèm treân loã ra gang.

Caùc thoâng soá chuû yeáu cuûa loø:



- Ñöôøng kính trong cuûa loø d laø thoâng soá chuû yeáu ñeå ñaùnh giaù coâng suaát loø. Thöôøngd 500mm. Vì d < 500mm deã bò treo lieäu khi duøng lieäu kích thöôùc to.

Vieäc choïn ñöôøng kính d phuï thuoäc vaøo coâng suaát yeâu caàu (taán /giôø). Hieän nayngöôøi ta duøng loaïi d = 600mm ñaït coâng suaát 1,5 2 T/h (soá taán lieäu boû vaøo loø trong moätgiôø).

- Chieàu cao höõu ích H ñöôïc tính töø haøng maét gioù chính ñeán cöûa cho lieäu. Chieàu caolôùn, hieäu suaát söû duïng nhieät lôùn, nhieät ñoä nöôùc gang khi ra loø cao hôn nhöng khoù xaây laép,khoâng thuaän tieän khi caáp lieäu. Thöôøng ngöôøi ta choïn H theo tyû soá H/D = 4 6 . Trò soá nhoûlaø loø côõ lôùn.

Chieàu cao toaøn boä loø phaûi keå theâm chieàu cao noài loø, chaân loø vaø oáng khoùi.Chieàu cao noài loø Hn ñöôïc tính töø maét gioù chính ñeán ñaùy loø. Hn quyeát ñònh löôïng

gang loûng. Khi tính dung tích noài loø phaûi tính ñeán khoâng gian chöùa xæ taïo ra trong quaù trìnhnaáu. Löôïng xæ thöôøng laáy baèng 10% so vôùi troïng löôïng gang.

Hn lôùn thì nhieät ñoä gang loûng ra loø seõ keùm. Hn thöôøng laáy baèng 400 600mm. Ñeåtaêng löôïng gang loûng khi ñuùc nhöõng vaät ñuùc lôùn ngöôøi ta söû duïng theâm loø tieàn 8.

9

2

3

6

7

8

10

11

12

13

14

45

15

1

9

H

H

Hình 1-68Caáu taïo loø ñöùng.

1, 2.Vaät lieäu kim loaïi, ñaùvoâi. 3.Nhieân lieäu. 4.Voû loøtheùp daøy 612mm 5.Gaïchsamoát 6. Hoäp gioù 7. Maétgioù 8 Loø tieàn 9. Maùng ragang 10. Truï ñôõ 11. Lôùpthan loùt 12. Lôùp hoãn hôïpñaép ñaùy loø 13. Quaït gioù14. Cöûa cho lieäu 15.Thuøngnaïp lieäu. 16. Cöûa ra xæ. 16



- Heä thoáng maét gioù ñeå daãn gioù vaøo loø. Xu höôùng hieän nay ngöôøi ta taêng soá maét gioùtreân moät haøng (thöôøng laáy 6 8 maét gioù). Soá haøng maét gioù töø 1 3, haøng döôùi cuøng goïi laøhaøng maét gioù chính chieám 60 80% toång dieän tích maét gioù. Toång dieän tích cuûa maét gioù sovôùi dieän tích tieát dieän ngang cuûa loø taïi haøng maét gioù chính tröôùc kia thöôøng duøng baèng25%. Hieän nay, tyû leä naøy coù xu höôùng giaûm vaø duøng quaït gioù coù aùp suaát cao. Tyû leä thöôøngduøng hieän nay 8 10% thaäm chí coù khi ngöôøi ta chæ duøng ñeán 3 4%.Caùc haøng maét gioù phuï caùch nhau khoaûng 150 200mm. Caùc maét gioù chính thöôøng coù daïng

chöõ nhaät, cheách so vôùi maët caét ngang 5 10o

, caùc maét gioù phuï thöôøng hình troøn vaø cheáchmoät goùc 10 15o. Hieän nay ngöôøi ta duøng taát caû caùc maét gioù ñeàu coù daïng treân.

c. Vaät lieäu naáu:

Vaät lieäu naáu goàm vaät lieäu kim loaïi, nhieân lieäu, chaát trôï dung. Ba vaät lieäu naøy phoáihôïp vôùi nhau theo moät tyû leä xaùc ñònh taïo thaønh moät meû lieäu.

- Vaät lieäu kim loaïi: Vaät lieäu kim loaïi goàm gang thoûi loø cao, gang, theùp vuïn ñöôïcñaäp nhoû ñaït kích thöôùc < 1/3d. Tröôøng hôïp kích thöôùc cuûa chuùng khaù nhoû ta phaûi eùp thaønhcuïc. Ngoaøi ra coøn coù caùc loaïi pheroâ hôïp kim (pheroâ silic FeSi, pheroâ mangan FeMn...).

Vieäc tính toaùn tyû leä caùc vaät lieäu kim loaïi noùi treân caên cöù vaøo thaønh phaàn hoaù hoïccuûa vaät lieäu kim loaïi, möùc ñoä hao huït cuûa caùc nguyeân toá hôïp kim bò chaùy hao khi naáuluyeän. Ví duï, khi naáu Mn thöôøng chaùy 20%, Si chaùy khoaûng 15%, C chaùy 15% (nhöngkhoâng caàn tính boå sung C khi naáu gang trong loø ñoát baèng than ñaù, than coác)...Tyû leä naøy coùtheå xaùc ñònh baèng ñoà thò hoaëc giaûi tích. Sau ñaây giôùi thieäu phöông phaùp xaùc ñònh baèng giaûitích.

Giaû söû, ta duøng caùc vaät lieäu kim loaïi coù thaønh phaàn hoaù hoïc cho trong baûng 1 ñeåñuùc vaät ñuùc coù thaønh phaàn hoùa hoïc nhö baûng 2 vôùi löôïng chaùy cuûa nguyeân toá hôïp kim ñaõcho.

Baûng 1. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa vaät lieäu.

N0 Vaät lieäu kim loaïi Kyù hieäu Thaønh phaàn hoùa hoïc % hi chuùMn Si

123

Gang soá 1Gang soá 2Gang soá 3

X1 X2 X3

Mn1 Mn2 Mn3

Si1 Si2 Si3

Baûng 2. Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa vaät ñuùc.

Thaønh phaàn hoùa hoïc % Löôïng chaùy %Mn Si Mnch Sich

Tieán haønh laäp phöông trình cho meû lieäu 100Kg ta coù heä phöông trình sau ñaây :



Mnch

Mn Mn X

Mn X

Mn X

1100100100

3

3

2

2

1

1

Sich

SiSi X

Si X

Si X

1100100100

3

32

21

1

X1 + X2 + X3 =100

Giaûi heä phöông trình treân ta seõ xaùc ñònh ñöôïc tyû leä tham gia cuûa ca ùc vaät lieäu kim loaïi.- Nhieân lieäu:Nhieân lieäu duøng cho naáu gang phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu :

+ Ñaûm baûo ñoä beàn cô hoïc.+ Nhieät trò cao+ Khi chaùy cho tro saïch+ Kích thöôùc nhieân lieäu phuø hôïp vôùi côõ loø, thoâng thöôøng 40 90mm.

Hieän nay, thöôøng duøng than coác ñeå naáu gang. Tuøy thuoäc vaøo nhieät ñoä nöôùc gangmaø ta choïn tyû leä than/gang (Theo kinh nghieäm than coác duøng 12 15%, than ñaù duøng choloø choõ laø 20 25%, loø daàu ñoát baèng daàu FO duøng 15 18%). Theo kinh nghieäm chieàu daøy

lôùp than meû trong loø phaûi ñaït 150 200mm.- Chaát trôï dung:Duøng ñeå taïo xæ trong quaù trình naáu. Chaát trôï dung thöôøng duøng laø ñaù voâi CaCO3

chieám khoaûng 4 5% khoái löôïng vaät lieäu kim loaïi.

d. Quaù trình naáu chaûy gang:

Söï chaùy cuûa than vaø chuyeån ñoäng cuûa khí loø.Quaù trình chaùy cuûa than ñöôïc tieán haønh theo ba phaûn öùng lieân tieáp sau:

C + O2 CO +Q1 (1)C + O2 CO2 +Q2 (2)

Khí CO2 sau ñoù tieáp tuïc bò hoaøn nguyeânCO2 + C CO + Q3 (3)

Gioù thoåi vaøo loø chuû yeáu cung caáp oxy ñeå thöïc hieän (1) vaø (2) taïo neân vuøng oxyhoùa. Chieàu cao vuøng naøy khoaûng 200 600mm tính töø maét gioù trôû leân. Cuoái vuøng oxy hoùaloø coù nhieät ñoä cao nhaát. Yeâu caàu chuû yeáu cuûa quaù trình naáu laø phaùt trieån maïnh, ñeàu haiphaûn öùng (1) vaø (2) nhaèm ñaûm baûo C chaùy hoaøn toaøn.

Khi nghieân cöùu töø treân xuoáng döôùi ta coù theå chia loø thaønh caùc vuøng sau :+ Vuøng nung noùngQuaù trình hoùa lí ôû ñaây laø söï trao ñoåi nhieät giöõa khí loø vaø vaät lieäu raén. Khí loø ra khoûi

loø coù nhieät ñoä khoaûng 400 600oC. Thaønh phaàn khí loø chöùa khoaûng 15% CO2, 10% CO,

75%N2, ngoaøi ra coøn coù moät löôïng nhoû H2, khí sunfua (do chaùy S trong than) vaø hôi nöôùcdo ñoä aåm cuûa meû lieäu. ÔÛ vuøng naøy lieäu ñöôïc saáy vaø nhieät ñoä ñöôïc taêng daàn töø treân xuoángdöôùi vaø sau khoaûng 25 40 phuùt seõ ñöôïc nung tôùi nhieät ñoä chaûy. ÔÛ cuoái vuøng naøy ñaù voâiñaït ñeán nhieät ñoä ñuû ñeå phaân li hoaøn toaøn (tröø nhöõng cuïc quaù lôùn).

CaCO3 CaO + CO2

+ Vuøng noùng chaûy:



ÔÛ ñaây vaät lieäu kim loaïi noùng noùng chaûy ñi qua lôùp than loùt vaø ñöôïc quaù nhieät.Thoâng thöôøng moät cuïc vaät lieäu kim loaïi muoán chaûy heát phaûi maát 5 15 phuùt, trong thôøigian ñoù cuïc kim loaïi phaûi ñi xuoáng ñöôïc moät ñoaïn baèng chieàu cao lôùp than loùt daøy 300 500mm. Ñeå coù ñoä quaù nhieät cao, ít bò oxy hoùa, ngöôøi ta coù xu höôùng thu heïp vuøng naøy vaødòch leân treân xa maét gioù baèng caùch:

. Duøng than hoaït tính keùm, côõ cuïc lôùn.

. Duøng lieäu côõ cuïc nhoû.

. Löu löôïng gioù thích hôïp.Quaù trình lí hoùa xaûy ra vuøng naøy töông töï nhö ôû vuøng nung noùng nhöng maõnh lieäthôn khi kim loaïi töø theå raén chuyeån sang theå loûng.

+ Vuøng hoaøn nguyeânÑaëc tröng cô baûn cuûa vuøng naøy laø phaûn öùng

CO2 + C CO - Q

Phaûn öùng naøy thu nhieät, maët khaùc nhieät cuûa khí loø phaûi truyeàn cho caùc gioït kim loaïiñang chaûy xuoáng. Trao ñoåi nhieät ôû ñaây ñöôïc tieán haønh giöõa ba pha raén, khí, loûng nhöngquan troïng nhaát laø truyeàn nhieät tröïc tieáp töø beà maët cuïc than coác noùng ñoû ñeán nhöõng gioïtkim loaïi loûng. Do ñoù, nhieät ñoä vuøng naøy coù giaûm xuoáng nhöng vaãn ñuû ñeå tieáp tuïc nungnoùng chaûy nhöõng cuïc kim loaïi coøn laïi.

ÔÛ ñaây phaûn öùng oxy hoùa kim loaïi vaãn tieán haønh vaø coù maõnh lieät hôn so vôùi phaàntreân. Oxyùt saét ñöôïc taïo thaønh treân beà maët seõ hoaø tan ngay vaøo gioït kim loaïi loûng vaø bòhoaøn nguyeân (trao oxy) do caùc nguyeân toá coù aùi löïc vôùi oxy maïnh hôn nhö Si, Mn, Cr vaømoät phaàn C. Trong vuøng naøy CaO seõ keát hôïp vôùi caùc oxyùt ñoù vaø caùc chaát baån khaùc taïothaønh xæ loûng.

+ Vuøng oxy hoùa

Moâi tröôøng khí ôû vuøng naøy coù tính oxy hoùa maïnh nhaát. Nhieät ñoä vuøng naøy ñaït tôùi

1600 1700

o

C. Caùc phaûn öùng oxy hoùa ôû vuøng naøy cuõng xaûy ra maõnh lieät hôn vuøng treân.Fe + O2 FeO + QFeO + Si SiO2 + Fe + QFeO + Mn MnO + Fe + QFeO + C CO + Fe – QDo caùc phaûn öùng toûa nhieät neân nhieät ñoä gang loûng ñöôïc naâng cao ñoàng thôøi thuùc

ñaåy quaù trình hoaø tan C vaøo gang loûng. Do ñoù, trong thöïc teá ôû vuøng naøy thaønh phaàn Ctrong gang taêng leân chöù khoâng giaûm ñi. ÔÛ vuøng naøy xæ loûng ñöôïc taêng leân nhieàu vaø khöûñöôïc khaù nhieàu S do taïo thaønh SO2 ñi vaøo khí loø.

+ Vuøng noài loø.

Phía treân noài loø pha khí vaãn coù tính oxy hoùa, ôû giöõa yeáu hôn coøn ôû ñaùy loø hoaøn toaønkhoâng coù. Nhieät ñoä noài loø cuõng giaûm daàn veà phía döôùi vaø chæ ñaït 1350 1450oC. Quaù trìnhhoaø tan C ôû noài loø vaãn tieáp tuïc tuøy thuoäc thôøi gian löu laïi kim loaïi loûng trong noài loø.

Ñeå naâng cao hieäu suaát quaù trình naáu, ngöôøi ta coù theå duøng khí noùng, gioù giaøu oxy,taêng aùp löïc gioù vaøo loø.

5.3 Ñuùc hôïp kim maøu:



Hôïp kim maøu thöôøng coù ñaëc ñieåm laø nheï, beàn, choáng maøi moøn, beàn khi chòu taùcduïng cuûa axit vaø nöôùc bieån. Thöôøng duøng nhaát trong ngaønh cheá taïo maùy laøhôïp kim ñoàngvaø hôïp kim nhoâm.

5.3.1 Ñoàng vaø hôïp kim cuûa ñoàng:a. Ñoàng ñoû: Ñoàng nguyeân chaát goïi laø ñoàng ñoû, coù khoái löôïng rieâng 8,96g/cm3,

nhieät ñoä noùng chaûy 1083oC, ñoä daãn ñieän vaø daãn nhieät cao, deûo deã gia coâng aùp löïc nhöngñoä beàn thaáp. Tính ñuùc cuûa ñoàng ñoû keùm vì co nhieàu, deã nöùt, huùt khí nhieàu neân deã roã. Ñoä

chaûy loaõng khoâng cao do ñoù ñoàng ñoû ít duøng ôû traïng thaùi ñuùc. Trong cô khí thöôøng duønghôïp kim ñoàng laø latoâng vaø broâng.

b. Hôïp kim ñoàng: - Latoâng (Ñoàng thau): laø hôïp kim goàm ñoàng vaø keõm (Zn khoâng quaù 45%) ñöôïc

duøng nhieàu trong coâng nghieäp vì coù cô tính khaù, tính choáng aên moøn toát, deã ñuùc vaø gia coângaùp löïc.

Ñeå naâng cao cô tính vaø taêng cöôøng moät soá tính chaát ñaët bieät laø ngöôøi ta ñöa vaøoñoàng thau hai nguyeân (Cu-Zn) moät soá caùc nguyeân toá hôïp kim nhö Sn, Al, Ni, Fe, Pb… goïilaø latoâng ñaëc bieät hay latoâng nhieàu nguyeân. Thöôøng ñeå laøm caùnh quaït, chaân vòt taøu thuûy,

nhöõng chi tieát choáng ma saùt…Kyù hieäu latoâng theo TCVN coù chöõ L ñöùng ñaàu, sau ñoù laø kyù hieäu cuûa caùc nguyeântoá. Thaønh phaàn cuûa moãi nguyeân toá laø chöõ soá ñöùng sau kyù hieäu cuûa nguyeân toá ñoù. Ví duï:

LCuZn30 coù 30% Zn; coøn laïi laø Cu.LCuZn29Sn1 coù 19% Zn; 1% Sn; coøn laïi laø Cu.LCuZn38Sn2Pb2 coù 38% Zn; 2% Sn; 2% Pb; coøn laïi laø Cu.- Broâng (Ñoàng thanh): laø hôïp kim cuûa ñoàng vôùi caùc nguyeân toá khaùc vaø ñöôïc chia

laøm hai loaïi chính :- Broâng thieác (Ñoàng thanh thieác) laø hôïp kim cuûa ñoàng vaø thieác. Broâng thieác coù >

8% Sn coù tính choáng maøi moøn toát neân duøng laøm oå tröôït, baïc loùt choát pittoâng oâtoâ; Broângthieác coù < 8% Sn coù tính truyeàn aâm xa neân thöôøng duøng ñuùc caùc nhaïc cuï nhö chuoâng,chieâng,coàng, troáng ñoàng. Caùc loaïi keøn ñoàng la øm baèng Broâng thieác coù < 8% Sn nhöng cheátaïo baèng phöông phaùp goø, haøn, daäp, nguoäi.

Ví duï: BCuSn5Zn5Pb5, BCuSn4Zn4Pb17, BCuSn6Zn6Pb3 laøm chi tieát chòu ma saùt,maøi moøn, oå tröôït…

- Broâng khoâng thieác laø hôïp kim cuûa ñoàng vaø caùc nguyeân toá khaùc (tröø thieác vaøkeõm).Ví duï Broâng nhoâm: BCuAl5 caùn thaønh taám, baêng, daäp huy hieäu.

BCuAl10Fe3Zn2,5 laøm oå tröôït, baïc, baùnh raêng.

Broâng chì: BCuPb30 laøm oå tröôït trong ñoäng cô ñoát trong.c. Naáu ñoàng:

+ Loø naáu: thöôøng duøng loø noài Graphit (hình 1-69). Giöõa voû 1 vaø noài loø 2 laøbuoàng ñoátthan hoaëc daàu mazut hoaëc khí ñoát.

Khi naáu nhieàu coù theå duøng loø ñieän hoà quang. Naáu ñoàng thau duøng loø ñieän caûm öùngcoù loõi Fe laø toát nhaát. Noài Graphit ñöôïc cheá taïo baèng caùch duøng Graphit troän vôùi ñaát seùt



chòu noùng vaø moät ít boät thaïch anh roài eùp thaønh noài vaø nung. Noài toát phaûi coù khoaûng 60%graphit coù theå naáu ñöôïc khoaûng 50 laàn.

+ Phoái lieäu: Nguyeân lieäu ñeå naáu goàm coù:- Ñoàng nguyeân chaát ôû daïng thoûi hay taám.- Pheá lieäu cuûa ñoàng (heä thoáng roùt, ñaäu hôi, ñaäu ngoùt...).- Hôïp kim phuï laø hôïp kim cuûa ñoàng vôùi moät hoaëc hai nguyeân toá kim loaïi caàn ñöa



vaøo hôïp kim ñoàng ( ñeå hoøa tan ñeàu vaø ít chaùy hao) ôû daïng thoûi.- Chaát khöû oâxy: duøng ñeå hoaøn nguyeân oâxyùt kim loaïi trong hôïp kim. Khi naáu ñoàng

chaát khöû oâxy thöôøng duøng laø ñoàng phoát pho coù 90% Cu + 10% P. Vì P coù aùi löïc vôùi oâxymaïnh hôn ñoàng neân khi gaëp Cu2O seõ xaûy ra phaûnöùng:

522

1025 O P Cu P OCu

P2O5 taïo thaønh xæ noåi leân treân.- Chaát trôï dung: duøng ñeå baûo veä kim loaïiloûng khoûi bò oâxy hoùa vaø deã taùch taïp chaát ra thaønhxæ. Thöôøng duøng laø than cuûi hoaëc thuûy tinh loûng,thaïch cao, muoáiaên, clorua bari, boraéc…Chaát trôïdung naøy ñöôïc phuû leân beà maët hoaëc cho vaøo kimloaïi loûng khi naáu ñeà ngaên khoâng cho oâxy töø khoângkhí oâxy hoùa kim loaïi. Neáu duøng than thì khi thanchaùy seõ taïo ra CO, CO cuõng coù taùc duïng khöû oâxytrong oâxyùt ñoàng theo phaûn öùng:

22

2 COCuCOOCu

CO2 bay ra khoûi kim loaïi loûng coøn loâi keùo theo taïpchaát vaø chaát khí thoaùt ra.

Vieäc naáu luyeän hôïp kim ñoàng phaûi tuaân theo caùc böôùc :- Laøm saïch noài naáu vaø vaät lieäu kim loaïi- Saáy loø vaø vaät lieäu.- Naáu chaûy ñoàng vaø khöû oxy baèng hôïp kim trung gian, thöôøng duøng laø Cu-P (vôùi

khoaûng 0,3% troïng löôïng).

Ñeå haïn cheá söï oxy hoùa vaø hoøa tan khí ta duøng chaát taïo xæ ñeå che phuû beà maët kimloaïi khi baét ñaàu chaûy.- Naâng nhieät ñoä nöôùc ñoàng, hôïp kim hoùa baèng kim loaïi nguyeân chaát hoaëc hôïp kim

trung gian.- Khöû oâxy laàn cuoái ôû noài roùt tröôùc khi roùt vaøo khuoân.

d. Ñaëc ñieåm khi ñuùc ñoàng:

+ Tính ñuùc: tính ñuùc cuûa ñoàng phuï thuoäc vaøo töøng loaïi hôïp kim ñoàng nhöng theåhieän chuû yeáu ôû möùc ñoä oxy hoùa, hoaø tan khí, tính thieân tích vaø ñoä co...

Veà möùc ñoä oxy hoùa coù theå xeáp theo thöù töï giaûm daàn nhö sau: Broâng Al, broâng Si,broâng Mn, broâng chöùa Si, Mn, broâng thieác, broâng Pb vaø ít oxy hoùa nhaát laø latoâng.Ñoä co, tính thieân tích, ñoä chaûy loaõng phuï thuoäc vaøo khoaûng ñoâng cuûa hôïp kim ñoàng.Khoaûng ñoâng caøng nhoû, tính chaûy loaõng caøng toát, ít thieân tích, ít nöùt noùng, toå chöùc sít chaëtvaø coù xu höôùng taïo ñoä co taäp trung nhö broâng Al. Khi khoaûng ñoâng lôùn taïo ñoä co phaân taùnnhö broâng thieác, broâng chì.

+ Khuoân ñuùc.

4 2

1

3

Hình 1-69 Loø noài1. Voû loø baèng vaät lieäu chòu

löûa 2. Noài baèng graphit

3. Naép loø 4. Buoàng ñoát



Hôïp kim ñoàng coù theå ñuùc trong khuoân caùt hoaëc khuoân kim loaïi vì cho ta toå chöùchaït mòn. Khi ñuùc ñoàng trong khuoân caùt neân choïn hoãn hôïp caùt mòn.

Ñieàu caàn chuù yù laø boá trí heä thoáng roùt hôïp lí, roùt eâm, traùnh huùt khí vaø oxy hoaù.Nhöõng hôïp kim ñoàng deã bò oxy hoùa caàn duøng heä thoáng roùt xiphoâng, nhöõng hôïp kim ñoàngít bò oxy hoùa coù theå roùt tröïc tieáp töø treân xuoáng hoaëc kieåu möa rôi.

Ñoái vôùi caùc loaïi hôïp kim ñoàng coù khoaûng ñoâng nhoû caàn chuù yù boå sung co ngoùt baèngñaäu ngoùt lôùn vaø ñaûm baûo höôùng ñoâng khi keát tinh.

Caùc hôïp kim ñoàng coù khoaûng ñoâng lôùn neân laøm nguoäi nhanh vaø toát nhaát laø ñuùctrong khuoân kim loaïi.

5.3.2 Ñuùc nhoâm vaø hôïp kim nhoâm.

a. Phaân loaïi hôïp kim nhoâm:

Nhoâm nguyeân chaát coù maøu traéng saùng, nhieät ñoä noùng chaûy 6600C, khoái löôïng rieâng2,7 g/cm3

, coù nhieàu ñaëc tính quí nhö: tính daãn ñieän, daãn nhieät, tính choáng aên moøn caonhöng ñoä beàn toång hôïp thaáp vì vaäy trong coâng nghieäp thöôøng duøng ôû daïng hôïp kim. Caùchôïp kim thöôøng duøng.

+ Hôïp kim Al-Si laø heä hôïp kim ñöôïc duøng phoå bieán vaø coù teân goïi laø hôïp kimSilumin. Haøm löôïng Si taêng laøm ñoä beàn taêng vaø giaûm deûo moät ít. Hôïp kim Al-Si chieámkhoaûng 50% toång soá hôïp kim ñuùc. Ngoaøi Al vaø Si (5 20%Si), coøn coù caùc nguyeân toá hôïp

kim khaùc nhö: Fe, Mn, Mg, Cu, Zn.Noùi chung, hôïp kim Silumin deã ñuùc (hôïp kim Al-Si coù khoaûng 12 13% Si coù tính

ñuùc toát nhaát), chòu aên moøn toát, nhöng ñeå taêng beàn ngöôøi ta thöôøng cho theâm moät löôïng nhoûMg, Cu, Zn. Ngöôøi ta hay duøng heä naøy cheá taïo caùc loaïi pittoâng, ví duï nhö maùc hôïp kimAlSi12CuMg1Mn0,6Ni1Ñ (chöõ Ñ nghóa laø ñuùc).

+ Hôïp kim Al-Cu.

Ñoàng trong heä naøy laøm taêng beàn, deûo, tính choáng aên moøn trong moâi tröôøng nöôùcbieån, taêng khaû naêng nhieät luyeän. Tính ñuùc cuûa hôïp kim Al-Cu keùm hôn so vôùi heä Al-Si.Ngoaøi Al vaø Cu laø nguyeân toá chính coøn cho theâm Fe, Si, Mn, Ti.

+ Hôïp kim Al-Mg.

Hôïp kim Al-Mg coù ñoä beàn, ñoä deûo cao nhaát laø sau khi nhieät luyeän. Hôïp kim naøykhoù ñuùc vì khoaûng ñoâng lôùn, co nhieàu neân deã taïo roã, xoáp vaø nöùt noùng, tính chaûy loaõngkeùm neân haïn cheá ñuùc trong khuoân kim loaïi. Toát nhaát duøng phöông phaùp ñuùc döôùi aùp löïc.

Ngoaøi Al vaø Mg coøn coù caùc taïp chaát khaùc nhö : Fe, Ni, Be, Si, Cu, Zn...

+ Hôïp kim Al- Zn.Heä hôïp kim Al- Zn deã hoùa giaø sau ñuùc laøm taêng ñoä beàn gaàn baèng caùc hôïp kim khaùc

coù qua nhieät luyeän, tính choáng aên moøn toát. Tính ñuùc keùm vì khoaûng ñoâng lôùn, deã nöùt noùng.

Hieän nay, ngöôøi ta ñang nghieân cöùu heä hôïp kim nhoâm coù ñoä beàn cao treân cô sôûAl-Zn, ví duï: Al-Zn-Mg.

+ Hôïp kim nhoâm beàn nhieät: laø nhöõng hôïp kim coù thaønh phaàn phöùc taïp ñaûm baûo giöõ



ñöôïc cô tính ôû nhieät ñoä cao. Caùc nguyeân toá hôïp kim thöôøng duøng laø Cu, Ni, Mn, C, Ti, Fe.

+ Hôïp kim nhoâm bieán daïng.Ñoù laø nhöõng hôïp kim coù khaû naêng bieán daïng deûo toát duøng trong gia coâng aùp löïc.

Trong kyõ thuaät duøng nhöõng heä sau:- Nhoâm kyõ thuaät.- Heä Al-Mn vôùi haøm löôïng Mn = 1 1,6%.- Heä Al-Mg vôùi haøm löôïng Mg < 6%.

Ba loaïi treân chòu aên moøn toát, cô tính thaáp.- Heä Al-Cu-Mg goïi laø ñuyara coù haøm löôïng caùc nguyeân toá hôïp kim nhö sau: Cu

35%; Mg < 1%.- Heä Al-Mg-Si.- Heä Al-Mg-Si-Cu.- Heä Al-Zn -Mg-Cu (goïi laø hôïp kim beàn nhieät).-Caùc heä hôïp kim nhoâm chòu noùng goàm caùc loaïi: Al-Mg-Si-Fe-Ni; Al-Cu-Mg-Fe-

Ni; Al-Cu-Mn.

b. Kyõ thuaät naáu hôïp kim nhoâm:

+ Nguyeân taéc chung.Hôïp kim nhoâm naáu xong phaûi ñaûm baûo ñöôïc ba yeâu caàu sau:- Khoâng coøn khí hoaø tan.- Khoâng coù oxyt nhoâm.- Ñuùng thaønh phaàn ñaõ ñònh .Muoán vaäy trong quaù trình naáu caàn ñaûm baûo:- Choïn loø vaø lieäu thích hôïp.- Saáy kyõ loø vaø nung lieäu tröôùc khi cho vaøo loø.- Taïo moâi tröôøng khí oxy hoùa yeáu, haïn cheá dieän tích maët thoaùng cuûa kim loaïi loûng,

khi naáu coù che phuû.- Ruùt ngaén thôøi gian naáu chaûy.- Traùnh naâng nhieät ñoä hôïp kim loûng quùa cao vaø giöõ laâu ôû nhieät ñoä ñoù ñeå traùnh cho

khí coù ñieàu kieän hoøa tan vaø haït thoâ.- Tieán haønh khöû khí vaø tinh luyeän tröôùc khi roùt.- Haïn cheá khuaáy ñoäng hôïp kim loûng khi naáu vaø roùt.+ Loø naáu.Loø naáu hôïp kim nhoâm thöôøng coù dung tích lôùn, deã khoáng cheá nhieät ñoä, naáu nhanh

ñeå traùnh oxy hoùa. Ngöôøi ta thöôøng duøng loø noài baèng gang coù sôn kyõ ñeå traùnh söï xaâm nhaäpFe vaøo hôïp kim nhoâm, hoaëc duøng loø ñieän caûm öùng, loø ñieän trôû, loø gas.

Neáu duøng loø gaïch ñaép baèng boät caàn chaéc ñeå traùnh nhoâm loûng xaâm nhaäp vaøo thaønhloø. Khoâng neân duøng gaïch sa moát coù haøm löôïng SiO2 cao vì seõ dieãn ra phaûn öùng sau taïothaønh Al2O3.

SiO2 + Al Al2O3 + Si.

Neân duøng loaïi gaïch chöùa nhieàu Al2O3 hoaëc duøng gaïch Manhedit nhöng gaïch naøyñaét.



+ Vaät lieäu naáu.Vaät lieäu naáu bao goàm nhoâm nguyeân chaát, nhoâm hôïp kim, hôïp kim nhoâm trung gian,

caùc pheá lieäu veà nhoâm, chaát trôï dung ñeå ngaên ngöøa söï oâxy hoùa vaø ñeå deã taïo xæ nhö 44%KCl + 56% MnCl2 hoaëc 50% NaCl + 35% KCl + 15% Na2Al2F. Noùi chung phaûi baûo ñaûmsaïch vaø khoâ, xaùc ñònh chính xaùc thaønh phaàn hoùa hoïc.

+ Coù 3 caùch naáu: naáu döôùi lôùp chaát trôï dung; Tinh luyeän baèng khí (thoåi khí clo hoaëcnitô vaøo kim loaïi loûng khoaûng 5 ñeán 15 phuùt ñeå tinh luyeän); Hoaëc tinh luyeän baèng muoái

ZnCl2, TiCl, BCl3…

c. Ñaëc ñieåm khi ñuùc hôïp kim nhoâm:

Hôïp kim nhoâm coù ñoä co lôùn hôn gang laïi raát deã nöùt noùng. Caû khi naáu vaø khi roùt hôïpkim nhoâm deã bò hoøa tan khí ñeå taïo neân Al2O3. Coù ñieàu ñaùng chuù yù laø khi taêng nhieät ñoä, ñoächaûy loaõng cuûa hôïp kim nhoâm taêng raát maïnh.

Ngöôøi ta coù theå ñuùc nhoâm trong khuoân caùt hoaëc khuoân kim loaïi. Ñaëc bieät neân duøngñuùc aùp löïc ñeå ñaït chaát löôïng, naêng suaát cao. Khi duøng khuoân kim loaïi phaûi sôn khuoân. Vìñoä co cuûa hôïp kim lôùn neân phaûi coù ñaäu ngoùt hôïp lyù caên cöù vaøo höôùng ñoâng ñaëc cuûa vaätñuùc trong khuoân.

Heä thoáng roùt phaûi coù doøng chaûy eâm, thöôøng duøng loaïi xiphoâng hay khe moûng thaúngñöùng. Trong nhieàu tröôøng hôïp phaûi duøng oáng roùt daïng roàng raén vaø coác roùt coù nuùt ñeå haïncheá taïo maøng oâxyt nhoâm trong luùc roùt.

Ñeå traùnh toå chöùc haït thoâ to, caàn phaûi ta êng toác ñoä keát tinh, coâng ngheä naáu roùt kimloaïi phaûi bieán tính.



Chöông 6

ÑUÙC ÑAËC BIEÄT.

Saûn xuaát ñuùc ngaøy caøng phaùt trieån, yeâu caàu veà naêng suaá t, ñoä chính xaùc, ñoä boùngbeà maët cao (ñeå giaûm hoaëc boû löôïng dö gia coâng), yeâu caàu chaát löôïng vaät ñuùc toát. Ñuùctrong khuoân caùt khoâng ñaùp öùng ñöôïc nhöõng yeâu caàu ñoù vì khuoân caùt chæ duøng ñöôïc moätlaàn, ñoä boùng, ñoä chính xaùc thaáp, löôïng dö gia coâng lôùn, nhieàu khuyeát taät, giaù thaønh cheá taïocao. Do ñoù ngaøy nay xuaát hieän nhieàu phöông phaùp ñuùc ñaëc bieät nhö ñuùc trong khuoân kimloaïi, ñuùc döôùi aùp löïc, ñuùc ly taâm, ñuùc trong khuoân maãu chaûy, khuoân voû moûng, ñuùc lieântuïc.v.v…

6.1 Ñuùc trong khuoân kim loaïi:

6.1.1 Khaùi nieäm:

Ñuùc trong khuoân kim loaïi laø roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân baèng kim loaïi, phöôngphaùp naøy coù ñaëc ñieåm nhö sau:

- Khuoân kim loaïi coù theå duøng ñöôïc nhieàu laàn (vaøi chuïc ñeán haøng vaïn laàn) tuøythuoäc vaøo kim loaïi vaät ñuùc.

- Vaät ñuùc coù ñoä chính xaùc cao (caáp II, III, dung sai kích thöôùc IT13 IT17) vaø ñoäboùng beà maët cao: (Rz 20 Rz 40) vì ñoä chính xaùc vaø ñoä boùng cuûa khuoân cao.

- Toå chöùc haït kim loaïi nhoû mòn (do nguoäi nhanh) neân cô tính toát.- Tieát kieäm ñöôïc vaät lieäu laøm khuoân vaø ñieàu kieän lao ñoäng toát.- Tính daãn nhieät cuûa khuoân cao neân khaû naêng ñieàn ñaày keùm do ñoù khoù ñuùc vaät

phöùc taïp vaø vaät coù thaønh moûng, ñuùc gang deã bò hoùa traéng.- Maët khaùc söï caûn co cuûa khuoân, loõi baèng kim loaïi lôùn neân deã gaây ra nöùt vaät ñuùc.Khuoân kim loaïi ñöôïc duøng roäng raõi ñeå ñuùc caùc vaät ñuùc baèng theùp, gang, ñoàng,

nhoâm, manheâ…, cheá taïo caùc chi tieát nhö sec maêng, xy lanh, van, pittoâng….6.1.2 Vaät lieäu laøm khuoân, keát caáu cuûa khuoân, loõi:

a.Yeâu caàu ñoái vôùi vaät ñuùc :

- Soá löôïng vaät ñuùc trong khuoân kim loaïi phaûi ñuû lôùn môùi coù lôïi veà kinh teá. Vôùi vaätñuùc thaønh daøy töø 3 6mm, soá löôïng vaät ñuùc 200 400, coøn vôùi vaät ñuùc coù thaønh daøy15 20mm, soá löôïng vaät ñuùc töông öùng coù lôïi phaûi 50 200.

- Chieàu daøy thaønh vaät ñuùc toái thieåu phaûi baûo ñaûm kim loaïi loûng ñieàn ñaày toát.- Hình daïng vaät ñuùc ñôn giaûn, ít loõi.

- Thaønh vaät ñuùc phaûi coù ñoä coân lôùn.- Traùnh söï chuyeån bieán ñoät ngoät chieàu daøy thaønh vaät ñuùc.

b. Thieát keá coâng ngheä ñuùc.Ñoái vôùi coâng ngheä ñuùc trong khuoân kim loaïi caàn chuù yù:- Ñaäu ngoùt vaø ñaäu hôi phaûi boá trí ôû choã ñoâng ñaëc cuoái cuøng. So vôùi ñuùc trong khuoân

caùt, ñaäu ngoùt khi ñuùc trong khuoân kim loaïi nhoû hôn do kim loaïi ñoâng nhanh hôn. Trong



nhieàu tröôøng hôïp ngöôøi ta khoâng duøng ñaäu ngoùt vaãn khoâng bò khuyeát taät roã co. Ñaäu ngoùtchæ duøng trong tröôøng hôïp khi ñuùc caùc hôïp kim coù ñoä co theå tích 4%; chieàu daøy thaønhkhoâng ñeàu.

- Ñaäu hôi phaûi ñaët ôû choã cao nhaá t cuûa vaät ñuùc tröôøng hôïp kieâm ñaäu ngoùt thì chaânñaäu hôi khoâng ñöôïc nhoû hôn chieàu daøy thaønh vaät ñuùc. Ñaäu hôi beân söôøn coù taùc duïng boångoùt cho phaàn vaät ñuùc thaønh beân.

- Loõi trong khuoân kim loaïi coù theå baèng kim loaïi hoaëc baèng caùt tuøy tröôøng hôïp cuïtheå. Khi maët trong khoâng yeâu caàu chính xaùc vaø yeâu caàu loõi coù ñoä xoáp cao ta duøng loõi caùt.Trong tröôøng hôïp maët trong vaät ñuùc caàn chính xaùc, soá löôïng vaät ñuùc lôùn, loõi ñöôïc cheá taïobaèng kim loaïi. Ñeå la áy loõi ra khoûi vaät ñuùc deã daøng loõi phaûi coù ñoä coân lôùn, hoaëc gheùp nhieàumaûnh. ( Ví duï hình 1-70 khuoân, loõi kim loaïi ñeå ñuùc pittoâng).

- Nhöõng loõi kim loaïi lôùn neân laøm roãng ñeå giaûm troïng löôïng ( 100mm).

c. Vaät lieäu laøm khuoân, loõi: thöôøng duøng laø gang, theùp hôïp kim, theùp caùc bon vaøñoàng. Gia coâng boä khuoân kim loaïi baèng phöông phaùp ñuùc, gia coâng cô khí, ñaëc bieät ngaøynay duøng phoå bieán phöông phaùp gia coâng cô khí hieän ñaïi nhö baèng tia löûa ñieän, tieän, phayCNC.

- Ngöôøi ta thöôøng duøng khuoân baèng gang thöôøng, gang hôïp kim ñeå ñuùc vaät ñuùcgang nhoû, trung bình, vaät ñuùc theùp nhoû, vaät ñuùc hôïp kim ñoàng, nhoâm.

2 1 3

A A

4

7

56

A - A

1

23

Hình 1- 70

1,2,3,4,5,6,7 laø caùc phaàngheùp loõi khuoân kim loaïi ñuùcpittoâng.



Khuoân baèng theùp hôïp kim (50CrNiMo; 120Cr12Mo) duøng ñuùc vaät ñuùc ñôn giaûnbaèng nhoâm. Ñoàng ñoû duøng laøm nhöõng mieáng chaép theâm vaøo khuoân ñeå taêng khaû naêngtruyeàn nhieät khi ñuùc hôïp kim maøu.

- Vaät lieäu laøm loõi: loõi coù theå laøm kim loaïi hoaëc baèng hoãn hôïp caùt.

Theùp CT48, CT51, 50CrNiMo duøng laøm loõi khi ñuùc hôïp kim maøu.

Loõi caùt coù tính luùn toát, daãn nhieät thaáp neân hay duøng khi ñuùc gang, theùp, coøn ñoái vôùi

hôïp kim maøu, chæ duøng loõi caùt khi loã phöùc taïp.Khaùc vôùi khuoân caùt, trong khuoân kim loaïi loõi caùt khoâng theå gaén vôùi khuoân thaønh

moät khoái neân caàn ñònh vò loõi chính xaùc vaø phaûi coù khaû naêng thoaùt khí.

Ñeå traùnh nöùt vaät ñuùc do co, ngöôøi ta ruùt loõi ra khoûi vaät ñuùc sôùm hôn khi ñoä co cuûavaät ñuùc coøn nhoû, do ñoù quaù trình ñuùc khaù phöùc taïp. Loõi kim loaïi vì theá chæ duøng khi ñuùchôïp kim nheï.

Nhöõng bieän phaùp thöôøng duøng khi laáy loõi ra khoûi vaät ñuùc:

+ Ruùt loõi khi nhieät ñoä vaät ñuùc coøn cao, thôøi ñieåm ñoù vaät ñuùc chæ môùi ñoâng keát moät

lôùp voû hoaëc löôïng co ngoùt coøn thaáp. Ví duï : gang ruùt loõi ôû nhieät ñoä 900 950o

C.+ Rung loõi trong luùc roùt vaø khi vaät ñuùc ñoâng ñaëc.

+ Laøm nguoäi nhanh loõi ñeå laøm giaûm kích thöôùc loõi.

d. Keát caáu khuoân, loõi:

- Caáu taïo khuoân kim loaïi tuøy thuoäc vaøo vaät ñuùc. Ñoái vôùi vaät ñuùc ñôn giaûn khuoânthöôøng ñöôïc laøm 2 nöûa töông öùng vôùi khuoân treân vaø khuoân döôùi nhö khi ñuùc trong khuoâncaùt. Hai nöûa khuoân coù theå gheùp vôùi nhau baèng baûn leà hay choát ñònh vò. Treân hình 1-71 giôùithieäu khuoân kim loaïi coù loõi caùt ñeå ñuùc gang.

Hình 1-71Khuoân kim loaïi coù loõi caùt

ñeå ñuùc gang.1,2 Hai nöûa khuoân 3. Loøngkhuoân 4. Heä thoáng roùt 5.Gôøkhuoân 6. Choát ñònh vò 7. Gôøkhuoân coù loã baét bu loâng 8.

Loõi caùt 9. Goái loõi 10.Raõnhthoaùt khí 11. Choát ñaåy.



Khuoân goàm hai nöûa 1 vaø 2, loøng khuoân 3, heä thoáng roùt 4 (heä thoáng roùt thöôøng boá tríôû maët phaân khuoân ñeå deã cheá taïo khuoân), gôø khuoân 5 ñeå baûo ñaûm cöùng vöõng cho khuoân,choát ñònh vò 6 ñeå laép 2 nöûa khuoân vôùi nhau chính xaùc. Ñeå keïp khuoân treân maùy ta duøng gôø7 coù loã baét bu loâng. Ñaët loõi caùt 8 nhôø goái loõi 9. Khí trong khuoân thoaùt ra theo raõnh thoaùtkhí 10 (ñaët doïc theo maët phaân khuoân vaø saâu 0,2 0,5 mm). Ñeå deã laáy vaät ñuùc ra khoûikhuoân ta duøng choát ñaåy 11, choát ñaåy thöôøng cheá taïo thaønh thoûi hình truï vaø laép vaøo caùc loã11 ôû thaønh khuoân. Yeâu caàu khuoân khi gheùp vôùi nhau phaûi khít ñeå traùnh cho vaät ñuùc khoûi bò

ba via lôùn.Ñoái vôùi nhöõng vaät ñuùc phöùc taïp, khuoân nhieàu phaàn gheùp laïi vôùi nhau, moãi khuoân

taïo neân moät phaàn cuûa vaät ñuùc.

Söï thoaùt khí trong khuoân kim loaïi. Khí ôû trong khuoân kim loaïi chæ coù theå thoaùt quaheä thoáng roùt, ñaäu hôi, ñaäu ngoùt khi ñang roùt. Vì theá phaûi taïo loã, raõnh thoaùt hôi treân maët

phaân khuoân, treân caùc maët laép gheùp cuûa khuoân vaø loõi. Kích thöôùc tieát dieän raõnh hôi ñuû lôùncho hôi thoaùt ra maø khoâng cho kim loaïi chaûy ra ngoaøi vaø phuï thuoäc vaøo kim loaïi hôïp kim( thöôøng saâu 0,2 0,5 mm). Chaúng haïn khi ñuùc gang, broâng kích thöôùc raõnh thoaùt khoaûng0,25mm, neáu ñuùc hôïp kim nhoâm vaø magieâ chieàu roäng raõnh coù theå ñaït ñeán 0,5mm.

- Heä thoáng roùt cho khuoân kim loaïi caàn baûo ñaûm doøng kim loaïi chaûy eâm, deã thoaùthôi, deã taïo xæ vaø taïo höôùng ñoâng hôïp lyù cho vaät ñuùc. Coù theå boá trí roùt töø treân xuoáng, döôùileân hoaëc töø maët beân qua khe daãn.

- Chieàu daøy thaønh vaät ñuùc vaø chieàu daøy khuoân kim loaïi. Thaønh vaät ñuùc trong khuoânkim loaïi phaûi baûo ñaûm khaû naêng ñieàn ñaày. Trong baûng 1 döôùi ñaây laø chieàu daøy thaønh toáithieåu cuûa moät soá hôïp kim ñuùc.

Baûng1

Loaïi

vaät ñuùc

Chieàu daøy thaønh toái thieåu (mm)

Vaät ñuùckhoângcoù loõi

Gang Theùp Hôïp kimnhoâm

Hôïp kimMagieâ

Hôïp kimñoàngNhoû Vöøa Lôùn

3 8 15 20 15 1 3 2

Vaät ñuùccoù loõi

2,5 5 10 15

Chieàu daøy thaønh khuoân aûnh höôûng ñeán tuoåi thoï khuoân, ñoä chính xaùc cuûa vaät ñuùc,

ñeán quaù trình keát tinh töø ñoù aûnh höôûng ñeán toå chöùc cuûa vaät ñuùc. Qua nghieân cöùu ngöôøi tathaáy raèng:

- Ñuùc hôïp kim coù nhieät ñoä noùng chaûy töông ñoái thaáp nhö gang, hôïp kim maøu thìvieäc taêng chieàu daøy khuoân daãn ñeán taêng toác ñoä ñoâng ñaëc cuûa vaät ñuùc.

- Hôïp kim ñuùc coù nhieät ñoä noùng chaûy trung bình nhö theùp duø coù taêng chieàu daøykhuoân cuõng khoâng laøm thay ñoåi toác ñoä ñoâng ñaëc cuûa vaät ñuùc.



- Ngöôïc laïi khi hôïp kim ñuùc coù nhieät ñoä noùng chaûy cao, vieäc taêng chieàu daøy thaønhkhuoân seõ laøm gia ûm toác ñoä ñoâng ñaëc cuûa vaät ñuùc.

- Chieàu daøy thaønh khuoân vöøa ñeå baûo ñaûm ñuû beàn nhöng khoâng lôùn hôn chieàu saâuthaám nhieät ñeå baûo ñaûm söï thoaùt nhieät ra ngoaøi.

Chieàu daøy thaønh khuoân ñöôïc quy ñònh nhö sau (baûng 2):

Baûng 2

Daïng vaät ñuùc Chieàu daøy thaønh khuoânVaät ñuùc theùp chieàu daøy moûng.Vaät ñuùc theùp chieàu daøy trung bình vaø lôùn.Vaät ñuùc gang chieàu daøy nhoû vaøtrung bình.Vaät ñuùc gang chieàu daøy lôùn.Vaät ñuùc hôïp kim nhoâm vaø ñoàng…

1,2 2,5 chieàu daøy thaønh vaät ñuùc.1,0 1,5 chieàu daøy thaønh vaät ñuùc.1 1,5 chieàu daøy thaønh vaät ñuùc.Ñoâi khi >1,5 chieàu daøy thaønh vaät ñuùc.2,5 3 chieàu daøy thaønh vaät ñuùc nhöngkhoâng nhoû hôn 15mm

6.1.3 Coâng ngheä ñuùc:

- Nhieät ñoä khuoân vaø vaät ñuùc.Ñeå naâng cao tính chaûy loaõng cuûa hôïp kim ñuùc, giaûm toác ñoä nguoäi cuûa vaät ñuùc,

traùnh bieán traéng beà maët vaät ñuùc baèng gang, khuoân kim loaïi ñöôïc nung noùng tröôùc khi roùtñeán moät nhieät ñoä phuï thuoäc vaøo hôïp kim ñuùc.

Nhieät ñoä nung noùng khuoân coù theå tính theo coâng thöùc:tk = 470 – 20R.

Trong ñoù: R- Chieàu daøy danh nghóa cuûa thaønh vaät ñuùc (mm).Nhieät ñoä naøy cuõng coù theå söû duïng theo baûng 3.Nhieät ñoä vaät ñuùc khi dôõ khuoân coù aûnh höôûng ñeán toå chöùc lôùp beà maët vaät ñuùc vaø

möùc ñoä ñoàng ñeàu töø ngoaøi vaøo trong cuûa vaät ñuùc. Nhieät ñoä ñoù coù theå xaùc ñònh theo coângthöùc sau:tm =1000 – 5R

tm - Nhieät ñoä lôùp saùt maët vaät ñuùc (toC)R- Chieàu daøy danh nghóa cuûa thaønh vaät ñuùc (mm).Nhieät ñoä vaät ñuùc gang khi dôõ khuoân :

780oC < t < 1000oC.

Baûng 3.

Hôïp kim ñuùc Ñaëc ñieåm cuûa vaät ñuùc Chieàu daøy thaønh

vaät ñuùc (mm).

Nhieät ñoä nung

khuoân toCHôïp kim nhoâm -Coù gaân moûng cao 80mm

-Coù gaân, tieát dieän 3,5mm2 -Khoâng coù gaân gôø.

1,6 2,15 108>8

470 480oC350 400oC250 300oC200 250oC

Hôïp kim Mg -Thaønh moûng-Thaønh daøy

350 oC250 oC



-Coù loõi kim loaïi 300 450 oC

Ñoàng thau Phuï tuøng maùy 120 200 oC

Ñoàng thanh chì OÅ truïc < 50 oCTheùp cacbon -Thaønh moûng

-Thaønh daøy300oC150oC

Gang xaùm < 5

5 1010 2020 40

400 450 oC

300 400

o

C250 300 oC150 250 oC

- Nhieät ñoä roùt hôïp kimKhuoân kim loaïi coù tính daãn nhieät cao neân nhieät ñoä roùt vaøo khuoân phaûi cao ñeå taêng

khaû naêng ñieàn ñaày khuoân. Nhieät ñoä naøy tuøy thuoäc chuû yeáu vaøo baûn chaát hôïp kim ñuùc,chieàu daøy thaønh vaät ñuùc, ñöôïc cho trong baûng 4 sau:

Baûng 4Vaät lieäu Chieàu daøy vaät

ñuùc (mm)

Nhieät ñoä roùt toC

Gang xaùm < 1011 4041 5051 100

101 150>150

1400 1340 oC1360 1300 oC1350 1280 oC1320 1250 oC1320 1220 oC1280 1200 oC

Gang deûo < 45 10

10 20

1480 1400 oC1450 1380 oC

1430 1370

o

CTheùp C vaø theùp hôïp kim thaáp (0,2 0,4%C)- Vaät ñuùc thaønh moûng phöùc taïp- Vaät ñuùc phöùc taïp- Vaät ñuùc troïng löôïng trung bình- Vaät ñuùc thaønh daøy

6 2020 2526 3031 75

1465 1440 oC1460 1435 oC1455 1435 oC1450 1430 oC

Theùp hôïp kim- Theùp Maêng gan

- Theùp Cr – Ni hôïp kim cao- Theùp keát caáu Cr - Ni

1400 1390 oC

1465 1440 oC1450 1430 oC

Baûng 5. Nhieät ñoä roùt cuûa hôïp kim nhoâm vaø Ñoàng

Kyù hieäu hôïp kim Nhieät ñoä oC



Nhieät ñoä quaù nhieät Nhieät ñoä roùtAlSi 7AlSi12AlSi8AlSi9

BCuSn10BCuSn10Zn2

BCuSn6Zn6Pb3BCuSn11Zn3Ni

4BCuAl9Fe4

80 16060 110

100 150100 15080 11085 135

153 233100 24090 160

720 800700 750700 750700 800

1080 11501100 1150

1120 12001150 12801130 1200

- Sôn khuoân: Sôn duøng cho khuoân kim loaïi goàm sôn loùt vaø sôn phuû.+ Sôn loùt laøm nhieäm vuï ñieàu chænh toác ñoä nguoäi cuïc boä cuûa vaät ñuùc vaø coù taùc duïng

baûo veä khuoân, ngaên caûn söï tieáp xuùc tröïc tieáp cuûa kim loaïi loûng vôùi thaønh khuoân, taïo ñieàukieän ñieàn ñaày khuoân taêng tuoåi thoï cuûa khuoân.

Ñuùc theùp: 50% boät thaïch anh +5,5% ñaát seùt chòu nhieät +1,5% xaø phoøng loûng +30%

nöôùc.Ñuùc gang: 100g boät thaïch anh + 50g thuûy tinh loûng + 1 lít nöôùc.Ñuùc hôïp kim ñoàng: 5% boät graphit + 20% daàu nhôøn + 10% paraphin + 65% daàu

hoûa.Ñuùc hôïp kim nhoâm: 15% boät phaán+ 8% boät graphit + 4% thuûy tinh loûng + 73%

nöôùc.Trong moät soá tröôøng hôïp lôùp sôn loùt coøn coù taùc duïng bieán tính vaø hôïp kim hoaù lôùp

beà maët vaät ñuùc. Chieàu daøy lôùp sôn loùt thöôøng 0,1 1mm. Trong moät ca laøm vieäc lôùp sônloùt ñöôïc queùt 1 2 laàn.

+ Lôùp sôn phuû (phuû leân lôùp sôn loùt) baèng daàu madut, daàu hoûa hoaëc daàu thöïc vaät.Khi roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân, lôùp sôn naøy seõ chaùy taïo neân maøng khí ngaên caùch kimloaïi loûng vaø beà maët khuoân do ñoù naâng cao tính chòu nhieät cuûa khuoân taïo ñieàu kieän ñieànñaày khuoân, baûo veä khuoân vaø ñieàu chænh toác ñoä ñoâng ñaëc cuûa vaät ñuùc. Noù cuõng coù taùc duïngtaêng ñoä boùng cho beà maët vaät ñuùc vaø laáy vaät ñuùc ra khoûi khuoân deã daøng.

6.1.4 Quaù trình coâng ngheä ñuùc trong khuoân kim loaïi:a. Laøm saïch beà maët loøng khuoân, loõi ( sau moãi laàn ñuùc).b. Saáy khuoân, loõi.c. Sôn beà maët khuoân, loõi.

d. Laép khuoân, loõi vaø roùt kim loaïi vaøo khuoân.e. Laáy loõi (loõi kim loaïi), ñeå nguoäi vaät ñuùc trong khuoân moät thôøi gian nhaát ñònh roàidôõ khuoân. Thôøi gian naøy tuøy thuoäc vaät ñuùc vaø hôïp kim ñuùc. Neáu dôõ vaät ñuùc sôùm quaù vaätñuùc seõ nguoäi nhanh ngoaøi khoâng khí neân deã nöùt, neáu dôõ vaät ñuùc muoän quaù cuõng deã nöùt dokhuoân loõi kim loaïi ngaên trôû söï co cuûa vaät ñuùc.

6.2 Ñuùc döôùi aùp löïc:



P g v 2

6.2.1 Ñaëc ñieåm taïo hình vaät ñuùc.

Khi ñuùc döôùi aùp löïc, hôïp kim loûng ñieàn ñaày khuoân nhanh döôùi aùp löïc vaø keát tinhcuõng döôùi aùp löïc ñoù. Toác ñoä ñieàn ñaày khuoân v ñöôïc xaùc ñònh:

- Troïng löôïng rieâng cuûa kim loaïi loûng.

P -AÙp suaát taùc duïng leân kim loaïi loûng.Toác ñoä naøy dao ñoäng trong khoaûng 0,5 120m/s. AÙp suaát cuoái cuøng taùc duïng leân

kim loaïi loûng coù theå ñaït ñeán 5000Kg/cm2.

Doøng chaûy cuûa kim loaïi trong khuoân coù lôïi cho hôïp kim coù khoaûng keát tinh roäng,vaät ñuùc töông ñoái ñôn giaûn.

Doøng chaûy roái xaûy ra khi toác ñoä doøng chaûy lôùn. Doøng chaûy roái taïo neân doøng khínaèm laïi trong khuoân vaø taïo neân boït khí. Nhöng boït khí naøy cuõng coù theå taùc duïng toát trongquaù trình hình thaønh vaät ñuùc. AÙp suaá t trong boït khí taùc duïng ñeàu leân doøng chaûy roái trong

quaù trình ñieàn ñaày khuoân vaø taïo ra aùp suaát tónh taùc duïng leân kim loaïi sau khi khuoân ñöôïcñieàn ñaày. Do ñoù, vaät ñuùc ñöôïc in hình roõ neùt maët duø ñaäu ngoùt vaãn ñoâng ñaëc töông ñoáinhanh tröôùc caû vaät ñuùc.

Quaù trình hình thaønh vaät ñuùc bao goàm quaù trình vaän chuyeån chaát, coøn quaù trình vaänchuyeån naêng löôïng laø do söï truyeàn nhieät. Hai quaù trình phaûi xaûy ra ñoàng boä ñeå baûo ñaûmchaát löôïng ñuùc.

Giai ñoaïn thöù nhaát laø giai ñoaïn ñieàn ñaày khuoân. ÔÛ giai ñoaïn naøy phaûi choïn toác ñoäthôøi gian sao cho vaät ñuùc khoâng coù khuyeát taät nhö xoáp, boït, roã, maøng oxyt.

Giai ñoaïn hai laø giai ñoaïn kim loaïi keát tinh ôû ñaây moät höôùng ñoâng thích hôïp ñöôïc

taïo neân.6.2.2 Keát caáu khuoân vaø vaät lieäu laøm khuoân:

a. Keát caáu khuoân: Khuoân kim loaïi ñeå ñuùc döôùi aùp löïc thöôøng goàm hai nöûa, moätnöûa khuoân coá ñònh vaø moät nöûa di ñoäng; loõi kim loaïi coù nhieàu maûnh gheùp vôùi nhau nhö ñuùctrong khuoân kim loaïi; choát ñaåy vaät ñuùc; hoäpñeå keïp khuoân; vaø caùc chi tieát phuï khaùc nhöñinh taùn, bu loâng keïp…Hình 1- 72 giôùi thieäukeát caáu cuûa moät khuoân kim loaïi ñuùc döôùi aùp

löïc. Khi thieát keá khuoân caàn chuù yù:

- Vaät ñuùc caàn phaân boá trong moät nöûakhuoân ñeå deã cheá taïo khuoân vaø khoâng bò saileäch do laép khuoân gaây ra.

- Vò trí vaät ñuùc trong khuoân caàn ñaûmbaûo deã laáy ra khoûi khuoân vaø khi laáy ñoàng thôøi

21

4

3

5

Hình 1-72

Khuoân kim loaïi ñeå ñuùc döôùi aùp löïc.

á



ñaåy ñöôïc vaøo caùc phaàn cuûa vaät ñuùc ñeå traùnh bieán daïng.

- Soá löôïng vaät ñuùc trong khuoân caàn ñaûm baûo kim loaïi deã ñieàn ñaày khuoân. Caùc chitieát ñuùc caàn ñeàu nhau veà khoái löôïng, kích thöôùc ñeå ñaûm baûo keát tinh cuøng moät luùc, traùnhcaùc khuyeát taät ñuùc (nhö co nöùt …)

Ñaûm baûo deã taùch loõi khoûi vaät ñuùc, muoán vaäy höôùng ruùt loõi caàn boá trí thaúng goùc vôùimaët phaân khuoân.

- Ñaûm baûo daãn kim loaïi vaøo khuoân deã vaø ñaày ñuû, deã taùch vaät ñuùc khoûi khuoân.Höôùng cuûa doøng kim loaïi daãn vaøo khuoân caàn traùnh thaúng goùc vôùi nöûa khuoân ñoäng vì seõlaøm cho khuoân khoâng vöõng vaø deã roã khí.

- Ñaûm baûo thoaùt khí khoûi khuoân deã daøng. Muoán vaäy ngoaøi vieäc khí thoaùt qua maëtphaân khuoân, qua khe hôû giöõa choát ñaåy vaø khuoân ngöôøi ta coøn laøm theâm caùc raõnh thoaùt khídoïc theo maët phaân khuoân. Beà saâu caùc raõnh naøy khoaûng 0,07 mm ñoái vôùi vaät ñuùc thieác chì;0,1 mm ñoái vôùi keõm Magieâ; 0,2 mm ñoái vôùi ñoàng, nhoâm.

- Khuoân caàn ñöôïc gia coâng chính xaùc, maët phaân khuoân caàn phaûi maøi.

b. Vaät lieäu khuoân:Vì chòu aùp löïc cao, toác ñoä doøng kim loaïi chaûy vaøo khuoân cao …Neân cô tính, tínhchòu nhieät vaø chòu moøn cao hôn khuoân kim loaïi thoâng thöôøng. Caùc loaïi vaät lieäu laøm khuoânñöôïc giôùi thieäu ôû baûng 6 nhö sau:

Baûng 6

Chi tieát cuûakhuoân

Kyù hieäu vaät lieäu

Ñeå ñuùc thieác chì Ñuùc keõm Ñuùc Magieâ,nhoâm

Ñuùc ñoàng

KhuoânBaïc loùt

Loõi

Choát ñaåy

Taám ñaåy

Choát daãnhöôùng

Hoäp keïpkhuoân

CD80A;CD100A50CrNiMo

CD80A

Theùp C20

CD80A; D100A

Gang

Theùp C20

50CrNiMo50CrNiMo

CD100A

Theùp

Theùp C20

CD80A;CD100A

Gang

Theùp C50

30CrW830CrW8

30CrW8

Theùp C25

CD80A;CD100A

Theùp ñuùc

Theùp C50

30CrW830CrW8

30CrW8

Theùp C50

CD80A;CD100A

Theùp ñuùc

CD70A- Maùy ñuùc döôùi aùp löïc coù 2 loaïi chính sau:+ Maùy ñuùc döôùi aùp löïc baèng pittoâng coù buoàng eùp nguoäi (hình 1-73a,b).+ Maùy ñuùc döôùi aùp löïc baèng pittoâng coù buoàng eùp noùng (hình 1-73c).

6.2.3 Coâng ngheä cheá taïo vaät ñuùc:- Hôïp kim ñuùc döôùi aùp löïc caàn coù:



- Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa kim loaïi thaáp ñeå baûo ñaûm tuoåi thoï cuûa khuoân.- Khoaûng keát tinh heïp ñeå vaät ñuùc coù maät ñoä ñeàu, ñuû beàn deûo ôû nhieät ñoä cao.- Ñoä chaûy loaõng toát.- Ít dính baùm vaøokhuoân.- Thaønh phaàn hoaù hoïc oån ñònh khi ñeå laâu trong loø.Chuùng thöôøng laø hôïp kim treân cô sôû cuûa Pb, Zn, Sn, Al, Mg vaø Cu.Nhöõng hôïp kim caù bieät coù ñoä noùng chaûy cao cuõng coù theå ñuùc döôùi aùp löïc nhöng

thieát bò vaø nhaát laø khuoân caàn coù yeâu caàu cao hôn. Hôïp kim heä Fe–C ít ñöôïc duøng ñeå ñuùcaùp löïc.

Moät vaøi thoâng soá coâng ngheä khi ñuùc döôùi aùp löïc.

Vaät ñuùc döôùi aùp löïc thöôøng nhoû, moûng. Chieàu daøy thaønh vaät ñuùc 3 4mm ( hôïpkim Al 1,5 4 mm; hôïp kim Mg 1,2 5 mm; hôïp kim Zn vaø Cu 0,7 4mm). Ñuùc ñöôïc loãcoù ñöôøng kính nhoû nhaát töø 1,5 5 mm tuøy theo hôïp kim.

Trong baûng 7 döôùi ñaây trình baøy moät soá thoâng soá caàn löu yù khi ñuùc döôùi aùp löïc.

Nhöõng vaät ñuùc coù gaân cöùng vöõng thì chieàu daøy gaân laáy baèng 0,8 0,9 chieàu daøyvaät ñuùc.Baùn kính löôïn ôû giao tuyeán caùc thaønh coù chieàu daøy khuoân khaùc nhau laáy baèng 1/3

toång caùc chieàu daøy ñoù.

Baûng 7: Moät soá thoâng soá coâng ngheä ñuùc döôùi aùp löïc:

Thoâng soá coâng Hôïp kim ñuùc

Hình 1-74Sô ñoàù nguyeân lyù maùy ñuùc aùp löïc.

a) Coù buoàng eùp nguoäi thaúng ñöùng. b) Coù buoàng eùp nguoäi naèm ngang. c) Coùbuoàng eùp noùng.

1. Pittoâng eùp 2. Buoàng eùp 3. Nöûa khuoân coá ñònh 4. Nöûa khuoân di ñoäng 5. Vaät ñuùc6. OÁng roùt 7. Maët phaân khuoân 8. Pittoâng döôùi

c)

4 3

1

b)

4

a)



k

m f

.

ngheä

Nhieät ñoä roùt ( 0C )Troïng löôïng toái ñavaät ñuùc Kg

Tuoåi thoï khuoân (soálaàn ñuùc)

AÙp suaát eùp P( N/cm2)

Phöông phaùp ñuùc

Pb Sn Zn Al Mg Cu

2603001

28036015

40049020

62075010

65072010

8509205

105106

200 700

2.104 5.104

250400

104105

500

(615)103

(310).103

Buoàng eùp noùng Buoàng eùp noùng vaønguoäi

Buoàng eùpnguoäi

Baûng 8: Chieàu daøy toái thieåu cuûa thaønh vaät ñuùc (mm):

Dieän tích beà maëtvaät ñuùc (cm2)Ñeán 2525 100100 225225 400400 1000

Hôïp kim ñuùcZn Mg Al Cu Theùp0,81,01,52-

1,31,82,53,04,0

1,01,52,02,54,0

1,52,03,03,5-

--3--

Baûng 9: Kích thöôùc loã ñuùc cho pheùp (mm):

Hôïp kim Ñöôøng kínhtoái thieåu mm

Chieàu saâu toái ña Ñoä coân theochieàu saâu %Thoâng Khoâng thoâng

ZnMgAlCu

11,51,52,5

67,54,57,5

12150,910

1,2 0,5

- Heä thoáng roùt.Heä thoáng roùt ñoùng vai troø quan troïng ñaûm baûo chaát löôïng vaät ñuùc. Caáu taïo cuûa heä

thoáng roùt trình baøy ôû hình (1-74).Xaùc ñònh kích thöôùc cuûa heä thoáng roùt xuaát phaùt töø vieäc xaùc ñònh tieát dieän raõnh daãn.Vôùi vaät ñuùc coù kích thöôùc ñeán 500 mm, chieàu daøy thaønh 2,5 5mm ñöôïc xaùc ñònh

theo coâng thöùc thöïc nghieäm:

(mm2)



)(......

2

4321

mmt k k vk k

m f

oo

ÔÛ ñaây m - Troïng löôïng vaät ñuùc tính baèng g.

- Troïng löôïng rieâng cuûa hôïp kim ñuùc g/cm3 k - Heä soá phuï thuoäc toác ñoä doøng thoaùt ra khoûi ñaäu daãn, thôøi gian ñieàn ñaày,

loaïi hôïp kim...

Trong baûng 10 döôùi ñaây heä soá k ñöôïc xaùc ñònh theo heä hôïp kim.

Baûng 10: Giaù trò heä soá k

k

Hình daïngvaät ñuùc

Hôïp kim ñuùc

Mg Al Zn Cu

Ñôn giaûn

Phöùc taïp

Raát phöùc taïp

7,32

6,05

4,78

609

5,25

4,41

2,16

1,87

1,57

1,89

1,63

1,37

Tieát dieän ñaäu daãn cuõng coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc:

Trong ñoù :vo = 15m/s; to = 0,06s

k1...k4 caùc heä soá noùi leân aûnh höôûng cuûa caùc yeáu toá hình daïng vaät ñuùc, aùp suaát, loaïihôïp kim, chieàu daøy vaät ñuùc…

Caùc giaù trò ñoù ñöôïc xaùc ñònh theo baûng 11 sau:

Baûng 11: Giaù trò k1, k2, k3, k4

Hình 1-74

Nhöõng boä phaän cuûaheä thoáng roùt.

1. Kim loaïi dö. 2. Oángroùt. 3. Raõnh daãn 4.

Ñaäu daãn 5. Raõnh noái6. Ñaäu tích 7. Raõnh

thoaùt khí.

3

4

6

5

7

1

2



)/(785,0

1221 sm

Dvk k v o

Daïng vaät ñuùc k1 AÙp suaát eùp N/cm2 k2

Ñôn giaûn, thaønh daøy

Tieát dieän hoäp

Phöùc taïp

Raát phöùc taïp coùPhaàn moûng

0,75

1,0

1,5

2,0

Ñeán 2000

2000 4000

4000 6000

6000 80008000 10.000

>10.000

2,5

2,0

1,75

1,51,25

1,0

Hôïp kim ñuùc k3 Chieàu daøy thaønh vaät ñuùc (mm) k4

Pb –Sn

Zn

AlMg

Cu

Theùp

1,1

1,0

0,90,85

0,75

0,5

1

1 2

2 44 6

6 9

> 9

0,5

0,75

1,01,15

1,3

1,5

Toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa pittoâng eùp ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc :

k1, k2 vaø v0 nhö ñaõ ñeà caäp treân.D- Ñöôøng kính buoàng eùp (mm).Heä thoáng thoaùt khí goàm nhöõng raõnh 7 saâu

0,05 0,3mm, roäng 5 20mm. Nhöõng raõnh naøy hoaëcñöôïc noái tröïc tieáp vôùi loøng khuoân hay qua ñaäu tích 6.Ñaäu tích nhaän phaàn kim loaïi ñeán ñaàu tieân chöùa nhieàukhí vaø taïp chaát. Raõnh noái 5 coù tieát dieän nhoû ñeå deã taùchkhoûi vaät ñuùc.

Phöông phaùp toát nhaát ñeå traùnh roã khí laø ñuùctrong chaân khoâng hay huùt khí ra khoûi loøng khuoân tröôùckhi daãn kim loaïi vaøo.

- Nhieät ñoä roùt vaø nhieät ñoä cuûa khuoân.Nhieät ñoä roùt tuøy thuoäc vaøo hôïp kim ñuùc nhöng noùi chung naèm treân nhieät ñoä ñöôøng

loûng töø 10 20oC. Nhieät ñoä khuoân tröôùc khi roùt khoâng nhöõng phuï thuoäc vaøo hôïp kim ñuùcmaø coøn phuï thuoäc vaøo keát caáu vaät ñuùc (hình 1-75) vaø laáy trong caùc khoaûng sau (baûng 12):

Baûng 12

Hình 1-75 Vaät ñuùc aùp löïc.



Hôïp kim ñuùc Nhieät ñoä khuoân oCZnAlMgÑoàng thauTheùp

120 160180 250200 240280 320200 280

- AÙp suaát eùp: AÙp suaát eùp phuï thuoäc chuû yeáu vaøo hôïp kim ñuùc, keát caáu vaät ñuùc vaøchieàu daøy thaønh vaät ñuùc. AÙp suaát eùp xaùc ñònh theo baûng 13 sau:

Baûng 13 AÙp suaát eùp N/cm2

Chieàu daøythaønh (mm)

Keát caáu

vaät ñuùc

Hôïp kim

Pb- Sn Zn Mg Al Ñoàng thau 3

6

Ñôn giaûnPhöùc taïpRaát phöùc taïpÑôn giaûnPhöùc taïp

30003500450045005000

45004500500055006000

50005500600070008000

35004500500060006500

6000700060009000

10.000

6.3 Ñuùc ly taâm:6.3.1 Khaùi nieäm:Ñuùc ly taâm laø roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân quay, nhôø löïc ly taâm maø kim loaïi loûng

ñöôïc phaân boá ñeàu theo beà maët beân trong cuûa khuoân hoaëc ñieàn ñaày long khuoân ñeå taïothaønh vaät ñuùc.

Löïc ly taâm taùc duïng vaøo kim loaïi loûng tính theo coâng thöùc:

P = m.r.2 Qua coâng thöùc treân ta thaáy khoái löôïng rieâng m cuûa kim loaïi caøng lôùn, baùn kính

quay r caøng lôùn, vaän toác quay caøng lôùn thì löïc ly taâm caøng lôùn.Ñuùc ly taâm coù öu ñieåm sau:- Ñuùc ñöôïc nhöõng chi tieát hình troøn xoay roãng maø khoâng caàn duøng loõi, do ñoù tieát

kieäm ñöôïc vaät lieäu vaø coâng laøm loõi.- Khoâng caàn duøng heä thoáng roùt neân tieát kieäm ñöôïc kim loaïi ñuùc.- Do taùc duïng cuûa löïc ly taâm neân kim loaïi ñieàn ñaày vaøo khuoân toát, coù theå ñuùc ñöôïc

vaät thaønh moûng, vaät coù ñöôøng gaân hoaëc hình noåi moûng. Maët khaùc vì kim loaïi ñieàn ñaày

khuoân toát neân khoâng caàn ñaäu ngoùt boå sung, do ñoù tieát kieäm kim loaïi.- Vaät ñuùc saïch do taïp chaát, xæ vaø phi kim nheï coù löïc ly taâm beù neân khoâng bò laãn vaøokim loaïi vaät ñuùc.

- Toå chöùc kim loaïi mòn chaët, khoâng bò roã co, roã khí do ñoâng ñaëc döôùi taùc duïng cuûalöïc ly taâm.

Nhöng ñuùc ly taâm coù nhöôïc ñieåm sau:- Chæ thích öùng nhieàu cho vaät ñuùc troøn xoay roãng.



- Khuoân ñuùc caàn coù ñoä beàn cao vì laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao, chòu taùc duïng cuûa löïc lytaâm, söùc eùp cuûa kim loaïi loûng leân thaønh khuoân lôùn.

- Khoù nhaän ñöôïc ñöôøng kính loã beân trong vaät ñuùc chính xaùc vì khoù ñònh ñöôïc löôïngkim loaïi roùt vaøo khuoân chính xaùc.

- Chaát löôïng beà maët trong vaät ñuùc keùm (ñoái vôùi vaät ñuùc troøn xoay) vì chöùa nhieàutaïp chaát vaø xæ.

- Khuoân quay vôùi toác ñoä cao neân caàn phaûi caân baèng vaø kín, ñieàu naøy khoù ñaït ñöôïc

chính xaùc.- Vaät ñuùc deã bò thieân tích do troïng löôïng rieâng cuûa caùc nguyeân toá kim loaïi tronghôïp kim khaùc nhau neân chòu löïc ly ta âm khaùc nhau. Lôïi duïng tính chaát naøy coù theå cheá taïonhöõng chi tieát coù nhieàu lôùp kim loaïi khaùc nhau. Ví duï: cheá taïo baïc loùt lôùp trong baèng ñoàngthanh ñeå choáng moøn toát, lôùp ngoaøi baèng theùp ñeå ñoä beàn toát.

Hieän nay ñuùc ly taâm ñöôïc duøng ñeå cheá taïo nhöõng chi tieát hình troøn xoay nhö baïc,oáng semaêng vaø moät soá chi tieát ñònh hình khaùc baèng theùp, gang, kim loaïi maøu vaø phi kim.

6.3.2 Caùc phöông phaùp ñuùc ly taâm:

Caên cöù vaøo truïc quay cuûa khuoân ñuùc chia ra ñuùc ly taâm ñöùng vaø ñuùc ly taâm naèm.

(hình 1-76)

a. Ñuùc ly taâm ñöùng: laø khuoân quay theo truïc thaúng ñöùng (hình 1-76a). Do khuoânquay theo truïc thaúng ñöùng neân moãi phaàn töû kim loaïi loûng chòu moät löïc ly taâm vaø troïng löïc,vì vaäy beà maët töï do cuûa kim loaïi loûng seõ laø moät paraboânloâit.

Thöôøng vaän toác quay: n = 600 1500 v/phuùtNgoaøi vieäc ñuùc nhöõng chi tieát troøn xoay

(hình 1-77), maùy ñuùc ly taâm ñöùng coøn coù khaû naêng ñuùcnhöõng vaät ñònh hình khaùc.

b. Ñuùc ly taâm naèm: laø khuoân quay theo phöôngnaèm ngang (hình 1-76b). Ñeå kim loaïi raûi ñeàu theo

Hình 1-76 Nguyeân lyù caùc phöông phaùp ñuùc ly taâm.a) Ñuùc ly taâm ñöùng. b) Ñuùc ly taâm naèm.

1. Khuoân kim loaïi 2.Kim loaïi ñuùc.

1

2

a) b)



chieàu daøi cuûa khuoân ngöôøi ta duøng maùng roùt, khi roùt kim loaïi vaøo khuoân, maùng roùt dichuyeån doïc theo truïc quay cuûa khuoân (hình 1-78), do ñoù khoâng theå ñuùc ñöôïc nhöõng oáng coùñöôøng kính nhoû.

Soá voøng quay cuûa khuoân ngöôøi ta tính ñöôïc baèng coâng thöùc sau:

v/phuùt

r - baùn kính ngoaøi cuûa vaät ñuùc(cm).

k0 - heä soá phuï thuoäc kim loaïi ñuùc: gang k0 = 1800 2500, theùp k0 = 2150 2730, ñoàng ñoûk0 = 2000 2200, broâng k0 = 1900, nhoâm k0 = 2600 3500.

Ñeå kim loaïi chaûy ñeàu vaøo trong khuoân, ñoâi khi ngöôøi ta ñaët truïc quay cuûa khuoânnghieâng vôùi maët phaúng ngang moät goùc 5o.

c. Khuoân ñuùc ly taâm.Khuoân ñuùc ly taâm phaûi laøm baèng kim loaïi ñeå ñuû beàn choáng laïi löïc ly taâm. Khuoân

coù theå tröïc tieáp tieáp xuùc vôùi kim loaïi loûng hoaëc giaùn tieáp qua lôùp loùt baèng sôn hay baèngcaùt khuoân, ñaát seùt, thaïch cao.

Vaät lieäu laøm khuoân coù theå baèng gang hôïp kim,theùp caùc bon vaø theùp hôïp kim.Khuoân theùp ñöôïc cheá taïo baèng daäp taám vaø gia coá gaân chòu löïc. Khuoân coù theå laø oáng lieànhoaëc laøm hai nöûa roài gheùp nhanh baèng baûn leà, bu loâng keïp chaët. Ñeå laáy vaät ñuùc ra khoûikhuoân duøng choát ñaåy vaät ñuùc, ñeå laøm nguoäi khuoân caàn ñaët heä thoáng töôùi nöôùc.

d. Coâng ngheä ñuùc li taâm:

+ Ñuùc oáng ngaén: Saûn phaåm ñuùc oáng ngaén laø loaïi coù chieàu daøi khoâng lôùn hôn nhieàuso vôùi ñöôøng kính nhö caùc loaïi baïc, phoâi cuûa voøng gaêng ....Thöôøng duøng phöông phaùp ñuùcly taâm ñöùng( = 0 ) .Luùc ban ñaàu khi kim loaïi loûng ñang ñieàn ñaày, khuoân quay chaäm, sau ñoù taêng daàn ñeán toácñoä quay tôùi haïn. Vaät ñuùc naèm trong khuoân cho ñeán luùc ñoâng ñaëc ñaây laø phöông phaùp ñuùcli taâm giaùn ñoaïn.Löôïng kim loaïi vaät ñuùc ñöôïc xaùc ñònh baèng ba phöông phaùp:

Hình 1-78Sô ñoà ñuùc lytaâm naèm.

r

k n 0



- Phöông phaùp theå tích. Töï theå tích vaät ñuùc xaùc ñònh theå tích kim loaïi loûng roùt vaøokhuoân. Phöông phaùp naøy ñôn giaûn nhöng keùm chính xaùc vì theå tích hôïp kim loaïi loûng phuïthuoäc vaøo söï thay ñoåi nhieät ñoä.

- Phöông phaùp troïng löôïng: Xaùc ñònh troïng löôïng hôïp kim loûng roùt vaøo khuoânbaèng caâân. Phöông phaùp naøy chính xaùc hôn nhöng coù phaàn phöùc taïp khi caân ñong.

- Phöông phaùp cöõ: Xaùc ñònh löôïng hôïp kim roùt vaøo khuoân nhôø loã cöõ, kim loaïi thöøaseõ traøn qua loã cöõ baùo hieäu löôïng caàn thieát.

+ Ñuùc oáng daøi:Ñuùc oáng daøi, truïc khuoân naèm ngang goïi laø ñuùc li ta âm naèm ngang ( = 90o). Ñeå baûo

ñaûm kim loaïi deã ñieàn ñaày khuoân, ngöôøi ta boá trí cho truïc khuoân nghieâng vôùi maët phaúngngang moät goùc 3-5o.

Ñeå ñaûm baûo chaát löôïng vaät ñuùc, caàn laøm khuoân moûng ñeàu; ñeå khoâng bò xeáp lôùp,phaûi quan taâm ñeán söï hôïp lyù cuûa toác ñoä roùt, kích thöôùc oáng vaø ñieàu kieän nhieät.

6.4 Ñuùc lieân tuïc:


- Ñuùc lieân tuïc laø phöông phaùp roùt kim loaïi loûng ñeàu vaølieân tuïc vaøo khuoân ñuùc laømoät bình keát tinh baèng kim loaïi coù nöôùc laøm nguoäi tuaàn hoaøn.Nhôø truyeàn nhieät nhanh neânkim loaïi loûng sau khi roùt vaøo khuoân ñöôïc keát tinh ngay. Vaät ñuùc ñöôïc keùo lieân tuïc ra khoûikhuoân baèng nhöõng cô caáu ñaëc bieät ( nhö con laên, baøn keùo…)

- Khuoân ñuùc vaø loõi kim loaïi coù heä thoáng laïnh tuaàn hoaøn, ñeå laøm nguoäi vaø ñoâng ñaëcnhanh vaät ñuùc. Saûn phaåm ñuùc lieân tuïc coù daïng oáng, thoûi vaø caùc daïng ñònh hình khaùc baèngtheùp, gang, kim loaïi maøu, coù tieát dieän khoâng ñoåi vaø chieàu daøi khoâng haïn cheá.

- Vaät ñuùc coù ñoä boùng vaø ñoä chính xaùc cao (khoâng bò roã co, roã khí, roã xæ…), khoâng

toán kim loaïi vaøo heä thoáng roùt, naêng suaát cao. Khi keát hôïp ñuùc – caùn, chi phí saûn xuaátgiaûm.

- Nhöng do toác ñoä nguoäi quaù nhanh gaây neân öùng suaát beân trong lôùn laøm cho vaät ñuùcdeã bò nöùt, ñoä cöùng beà maët vaät ñuùc cao, khoù gia coâng cô. Khoâng ñuùc ñöôïc vaät phöùc taïp coùtieát dieän thay ñoåi.

6.4.2 Caùc loaïi ñuùc lieân tuïc:- Ñuùc oáng vaø ñuùc thoûi.- Ñuùc taámSöï hình thaønh vaät ñuùc khi ñuùc lieân tuïc (hình 1-79) nhö sau:

Kim loaïi loûng ñöôïc roùt töø thuøng roùt 1 vaøo bình keát tinh 2 .Nhieät ñöôïc truyeàn quabình keát tinh coù nöôùc laøm nguoäi tuaàn hoaøn taïo neân lôùp voû cöùng. Khi nguoäi nhanh, lôùp voûcöùng co laïi taùch ra khoûi thaønh khuoân vaø ñöôïc keùo ra moät caùch deã daøng nhôø cô caáu keùo(con laên 4 hoaëc baøn keùo baèng truïc vítme 7). Phaàn kim loaïi chöa keát tinh naèm trong pheãuloõm tieáp tuïc keát tinh nhôø truyeàn nhieät qua lôùp voû cöùng ra beân ngoaøi vaø taïo thaønh saûn phaåm3.Quaù trình hình thaønh vaät ñuùc lieân tuïc goàm caùc giai ñoaïn:



Giai ñoaïn I: Ñieàn kim loaïi loûng.Giai ñoaïn II: Truyeàn quaù nhieät.Giai ñoaïn III: Keát tinh.Giai ñoaïn IV: Vaät ñuùc nguoäi.Nhöõng giai ñoaïn naøy xaûy ra ñoàng thôøi ôû nhöõng vò trí nhaát ñònh doïc theo chieàu

chuyeån ñoäng cuûa kim loaïi. Nhöõng giai ñoaïn naøy keá tieáp nhau töø treân xuoáng.



- Ñeå deã keùo vaät ñuùc ra khoûi khuoân, naâng cao ñoä boùng, haïn cheá nöùt neû treân beà maëtvaät ñuùc, trong quaù trình ñuùc ngöôøi ta cho khuoân chuyeån ñoäng khöù hoài doïc theo phöôngchuyeån ñoäng cuûa vaät ñuùc.

- Ñeå deã laáy vaät ñuùc ra khoûi khuoân, ngöôøi ta coøn cho vaøo thaønh loøng khuoân, loõi moätlôùp daàu mazuùt, löôïng daàu caàn duøng töø 120 150g/moät taán kim loaïi.

- Vaät lieäu laøm khuoân vaø nhöõng thoâng soá ñuùc: vaät lieäu laøm khuoân caàn choïn loaïi daãnnhieät toát nhö ñuùc kim loaïi maøu khuoân laøm baèng hôïp kim ñoàng vaø hôïp kim nhoâm, chieàudaøy khuoân 6 8 mm. Nhieät ñoä roùt cho moãi hôïp kim thöôøng laáy 30 500C treân ñöôøng loûng,toác ñoä roùt vaø chieàu cao khuoân tuøy thuoäc vaøo hôïp kim ñuùc. Ví duï khi ñuùc oáng, thoûi coù

ñöôøng kính 100 410 mm baèng hôïp kim Silumin thì chieàu cao khuoân 100 150 mm, toácñoä roùt 2 3m/h, nhieät ñoä roùt treân ñöôøng loûng 30 500C

Moät trong nhöõng vaán ñeà quan troïng nöõa laø laøm nguoäi vaät ñuùc. Vaät ñuùc lieân tuïc coùtheå ñöôïc laøm nguoäi theo hai caùch:

- Daãn moät phaàn nhieät cuûa hôïp kim loûng qua bình keát tinh ñeå ra ngoaøi sao cho lôùpvoû kim loaïi ñöôïc keát tinh ñuû daøy, cöùng ñeå tieáp tuïc taïo hình vaät ñuùc thay cho bình keát tinh.

Hình 1-79 Sô ñoà ñuùc lieân tuïca) Ñuùc thoûi b) Ñuùc oáng.

1. Thuøng roùt 2. Bình keát tinh 3. Vaät ñuùc 4. Con laên 5. Ñaàumoái 6. Baøn ñôõ 7. Truïc Vítme 8. Ñoäng cô

2

3

56

7

8

b)

1

a)

H20

H20

V2

1

2

3

4



Phaàn nhieät cô baûn coøn laïi giöõ laïi ôû vaät ñuùc vaø ñöôïc laøm nguoäi trong nöôùc. Phöông phaùpnaøy cho naêng suaát cao thöôøng ñöôïc duøng ñuùc caùc hôïp kim khoâng Fe.

- Phaàn nhieät cô baûn cuûa kim loaïi loûng ñöôïc daãn ra ngoaøi qua bình keát tinh, vaät ñuùcra khoûi khuoân ñöôïc laøm nguoät trong khoâng khí. Phöông phaùp naøy thöôøng ñöôïc duøng ñuùchôïp kim Fe-C. Vì loaïi naøy coù tính daãn nhieät thaáp hôn neân thôøi gian tieáp xuùc vôùi bình keáttinh phaûi keùo daøi do ñoù bình keát tinh phaûi daøi hôn vaø naêng suaát thaáp hôn so vôùi phöôngphaùp treân.

6.5 Ñuùc trong khuoân voû moûng:


Ñuùc trong khuoân voû moûng laø daïng ñuùc trong khuoân caùt nhöng chieàu daøy khuoân töø6 8 mm.

Ñuùc trong khuoân voû moûng coù nhöõng ñaëc ñieåm sau:- Coù theå ñuùc ñöôïc gang, theùp, kim loaïi maøu (nhö khuoân caùt), khoái löôïng vaät ñuùc

ñeán 100 kg, ñoä chính xaùc ñaït caáp II,III, ñoä boùng ñaït R z töø 2,5 20 m.- Khuoân voû moûng laø khuoân khoâ, nhaün boùng, thoâng khí toát, truyeàn nhieät keùm, khoâng

huùt nöôùc vaø beàn neân cho pheùp nhaän ñöôïc vaät ñuùc ít roã, xoáp, nöùt vaø caùc khuyeát taät khaùc.Ñoàng thôøi giaûm ñöôïc hao phí kim loaïi cho heä thoáng roùt vì khoâng caàn heä thoáng roùt lôùn nhötrong khuoân caùt. Do tính truyeàn nhieät keùm neân ñuùc gang khoâng bò hoùa traéng. Nhieät ñoä roùtcoù theå nhoû hôn trong khuoân caùt chöøng 20 300C

- Ñôn giaûn hoùa quaù trình dôõ khuoân vaø la øm saïch vaät ñuùc.- Quaù trình cheá taïo khuoân voû moûng deã cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa.

Hoãn hôïp khuoân voû moûng bao goàm boät caùt thaïch anh ( haøm löôïng SiO 2 > 97%, oxytFe < 0,5%, taïp chaát coù haïi <1%, buøn <1%. Caùt neân duøng haït mòn vaø khoâng ñoàng ñeàu ñeånaâng cao ñoä boùng vaø ñoä beàn voû khuoân. Neân duøng côõ haït 0,06 0,15mm) vôùi 4 6%

punvebakeâlit (hoãn hôïp cuûa pheânol vaø ureâtroâpin). Hoãn hôïp naøy coù ñaëc tính laø nhieät ñoä 200 250oC phaàn töû pheânol chaûy ra vaø coù khaû naêng dính keát caùc haït caùt vôùi nhau, töï hoùa cöùngtaïo neân hoãn hôïp khuoân coù ñoä beàn khoaûng 20 50 N/cm2. Sau khi ñaõ hoùa cöùng, noùù khoângcoù khaû naêng chaûy ra nöõa maëc duø nung noùng ñeán nhieät ñoä cao hôn 250oC.

6.5.2 Coâng ngheä cheá taïo vaät ñuùc trong khuoân voû moûng:Treân hình veõ 1-80 trình baøy quaù trình coâng ngheä cheá taïo khuoân voû moûng:

- Gheùp maãu vaøo taám maãu: duøng maãu baèng kim loaïi keïp chaët treân taám maãu baèngtheùp hoaëc gang xaùm. Laøm saïch maãu vaø taám maãu roài phun leân treân moät lôùp caùchmaãu baèng daàu mazuùt (hình 1-80a).

- Nung noùng maãu vaø taám maãu ñeán nhieät ñoä 220 2500C (hình b).

- Laáy maãu vaø taám maãu ra khoûi loø, quay ñi 1800 roài keïp chaët vôùi thuøng chöùa hoãnhôïp laøm khuoân (hình c).

- Quay thuøng chöùa hoãn hôïp khuoân cuøng vôùi maãu vaø taám maãu 1800. Vaät lieäu laømkhuoân seõ ñeø leân maãu vaø taám maãu. Nhôø maãu vaø taám maãu noùng leân laøm caùc phaàn töû pheânonchaûy ra vaø lieân keát caùc haït caùt vôùi nhau. Giöõ ôû vò trí ñoù trong khoaûng 12 20 giaây, ta seõñöôïc chieàu daøy lôùp khuoân khoaûng 6 8 mm (hình d).



- Quay thuøng chöùa hoãn hôïp khuoân cuøng vôùi taám maãu vaø maãu trôû veà vò trí ban ñaàu(hình e).

- Laáy taám maãu, maãu cuøngvôùi lôùp khuoân voû moûng ñem saáyôû nhieät ñoä 350 3700C trong 1 2phuùt ñeå laøm chaûy ñeàu nhöõngphaàn töû punvebakeâlit coøn soùt laïi,

laøm dính keát ñeàu caùc haït caùt,naâng cao ñoä beàn cho khuoân(hình f).

- Taùch khuoân voû moûngkhoûi maãu vaø taám maãu (hình g).

- Laøm noát nöûa khuoân kiacuõng theo trình töï treân.

Quaù trình laøm loõi cuõngtöông töï nhö quaù trình laøm khuoânnhöng laøm treân maùy thoåi caùt. Sau

ñoù tieán haønh laép khuoân, loõi, gheùphai nöûa khuoân baèng caùch daùnhoaëc keïp.

Ñeå taêng ñoä beàn chokhuoân nhaát laø ñuùc nhöõng chi tieátlôùn, sau khi laép keïp caùc nöûakhuoân vôùi nhau, ta ñem ñaëtkhuoân voû moûng vaøo hoøm khuoânvaø laøm khuoân caùt bao boïc xung

quanh hoaëc keïp theâm baèng moätkhung kim loaïi. Cuoái cuøng ñemroùt kim loaïi vaøo khuoân, dôõ khuoânvaø thu nhaän vaät ñuùc.

6.6 Ñuùc trong khuoân maãu chaûy:


Ñuùc maãu chaûy laø phöông phaùp cheá taïo khuoân duøng maãu baèng vaät lieäu deã chaûy.Maãu naøy coù theå chaûy ra ñeå taïo thaønh loøng khuoân ñuùc do nhieät hoaëc hoaø tan trong dungmoâi. Do khaû naêng cheá taïo vaät ñuùc chính xaùc neân coøn goïi laø phöông phaùp ñuùc chính xaùc.

Phöông phaùp naøy coù ñaëc ñieåm:- Vì khoâng caàn maët phaân khuoân, khoâng phaûi cheá taïo loõi rieâng ( loõi lieàn vôùi khuoân)

neân coù theå ñuùc ñöôïc nhöõng vaät ñuùc raát phöùc taïp.- Ñuùc ñöôïc nhöõng hôïp kim khoù chaûy nhö theùp khoâng ræ, theùp gioù v.v…

Hình 1-80Quaù trình cheá taïokhuoân voû moûng.

1.Maãu kim loaïi2. Choåi queùt 3. Daâyñieän trôû 4.Thuøngchöùa 5.Hoãn hôïpnhöïa 6. Voû khuoân7. Choát ñaåy.

b)

a)

c)

e)

g)

d)

f)



- Ñoä chính xaùc vaø ñoä boùng beà maët vaät ñuùc raát cao ( caáp II,III; Rz tôùi 2,5 m ) vì: ñoächính xaùc cuûa maãu chaûy lôùn, khoâng coù maët phaân khuoân neân khoâng coù söï sai leäch khuoân vaø

khuyeát taät do laép khuoân gaây ra, khoâng coù nguyeân coâng ruùt maãu neân giaûm ñöôïc sai soá dovieäc ruùt maãu, roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân ñaõ ñöôïc nung noùng neân giaûm öùng suaát nhieät doñoù vaät ñuùc ít bò nöùt, cong veânh.

- Nhöng cöôøng ñoä lao ñoäng cao, chu trình saûn xuaát daøi, giaù thaønh cheá taïo khuoâncao.

Ñuùc trong khuoân maãu chaûy ñöôïc duøng nhieàu trong saûn xuaát haøng loaït ñeå cheá taïocaùc duïng cuï ( nhö dao phay, dao chuoát…), cheá taïo caùc loaïi baùnh raêng, líp xe ñaïp, ñóa xemaùy, caùc phuï tuøng trong maùy noå, maùy may.

6.6.2 Coâng ngheä cheá taïo vaät ñuùc trong khuoân maãu chaûy:

Quaù trình coâng ngheä ñuùc trong khuoân maãu chaûy goàm nhöõng böôùc sau ñaây:a. Cheá taïo maãu goác: ( hình 1-81 a).Maãu goác coù hình daïng gioáng heät vaät ñuùc, maãu goác duøng ñeå cheá taïo khuoân eùp. Vaät

lieäu ñeå cheá taïo maãu goác coù theå laø theùp, ñoàng thau, goã, chaát deûov.v…Phöông phaùp cheá taïomaãu goác gioáng nhö cheá taïo maãu thoâng thöôøng ( ñuùc, gia coâng cô khí…). Khi cheá taïo maãugoác caàn phaûi tính ñeán ñoä co vaø löôïng dö cuûa maãu goác, löôïng dö vaø ñoä co cuûa khuoân eùp, ñoäco cuûa vaät ñuùc…Moät soá nôi duøng ngay chi tieát laøm maãu goác nhöng nhö theá khoâng chínhxaùc.

b. Cheá taïo khuoân eùp: ( hình 1-81 b).Khuoân eùp coù theå laøm baèng kim loaïi, chaát deûo, xi maêng hoaëc thaïch cao. Cheá taïo

khuoân eùp ñöôïc tieán haønh baèng gia coâng aùp löïc, ñuùc, gia coâng cô khí ( hieän nay hay duøngphöông phaùp gia coâng baèng tia löûa ñieän, phay CNC…) hoaëc ñuùc roài gia coâng cô khí. Keátcaáu cuûa khuoân eùp thöôøng chia laøm hai nöûa khuoân ( ñeå deã laáy maãu chaûy ra khoûi khuoân eùp),coù heä thoáng roùt ñeå roùt maãu chaûy vaøo khuoân. Yeâu caàu cheá taïo khuoân eùp chính xaùc vaø nhaünboùng vì noù quyeát ñònh ñoä boùng, ñoä chính xaùc cuûa maãu chaûy.

Hình 1-81 Quaù trình ñuùc trong khuoân maãu chaûy.



c. Cheá taïo vaät lieäu deã chaûy: (hình 1-81c).Vaät lieäu deã chaûy bao goàm nhöïa thoâng, saùp, parafin, steâarin. Thaønh phaàn vaät lieäu deã

chaûy thöôøng duøng nhö sau:70% nhöïa thoâng + 20% saùp + 10% parafin.Hoaëc 30% paraphin + 70% steâarin.Nhieät ñoä chaûy cuûa vaät lieäu deã chaûy thöôøng laø 50 900C. Yeâu caàu vaät lieäu deã chaûy

khoâng ñöôïc meàm ra ôû nhieät ñoä döôùi 30 350C, ñoàng thôøi phaûi coù tính chaûy loaõng ñeå ñieàn

ñaày khuoân eùp.Ngöôøi ta naáu vaät lieäu deã chaûy trong loø noài, ñieän trôû hoaëc caûm öùng. Khi naáu caànphaûi quaáy ñeàu vaø gaït boû nhöõng taïp chaát khaùc noåi treân vaät lieäu deã chaûy.

d. Cheá taïo maãu chaûy: ( hình 1-81 d).EÙp vaät lieäu deã chaûy vaøo khuoân eùp vôùi aùp suaát khoaûng 2 at. Ñeå nguoäi cho maãu ñoâng

ñaëc roài môû khuoân eùp, laáy maãu vaø söûa maãu ( hình 1-81 e).e. Laép moät soá maãu vôùi nhau thaønh moät nhoùm maãu chaûy coù chung heä thoáng roùt

( hình 1-81 g). Muïc ñích ñeå taêng naêng suaát ñuùc.g. Cheá taïo khuoân: ( hình 1-81 h, i).Nhuùng maãu vaøo hoãn hôïp dung dòch chòu nhieät laø: 90% boät caùt thaïch anh + 7% cao

lanh + 3% graphit troän vôùi dung dòch 20% nöôùc thuûy tinh + 80% nöôùc. Thöôøng sôn 2 3laàn ñoái vôùi maãu nhoû, 7 8 laàn ñoái vôùi maãu lôùn. Sau moãi laàn nhuùng maãu ta nhuùng phuû moätlôùp caùt thaïch anh (côõ haït lôùn daàn 0,1 1mm) vaø saáy ngoaøi khoâng khí trong 30 40 phuùt.Chieàu daøy lôùp phuû caàn baûo ñaûm laø 1 1,5mm ( hình 1-81 h).

Ñem nhoùm maãu ñaõ ñöôïc phuû lôùp caùt chòu nhieät nhuùng vaøo nöôùc noùng hoaëc hô noùngôû nhieät ñoä 80 900C laøm maãu chaûy ra ngoaøi vaø ta thu ñöôïc loøng khuoân.

h. Saáy khuoân:Saáy khuoân trong loø ôû nhieät ñoä 850 9000C ñeå ñoát chaùy hôïp chaát deã chaûy coøn soùt

laïi ñoàng thôøi taêng ñoä beàn vaø taêng tính thoâng khí cho khuoân.

i. Naáu chaûy kim loaïi, roùt kim loaïi vaøo khuoân, dôõ khuoân vaø laøm saïch vaät ñuùc.Ngaøy nay coù theå keát hôïp coâng ngheä taïo maãu nhanh (Rapid Prototyping Technology

- RPT) vaø coâng ngheä ñuùc trong khuoân voû moûng seõ ruùt ngaén thôøi gian gia coâng, giaûm giaùthaønh saûn phaåm, ñaëc bieät vôùi caùc chi tieá t coù hình daùng phöùc taïp. (Coâng ngheä ñuùc chính xaùcvaø nhanh nhôø coâng ngheä taïo maãu nhanh SLA).



Chöông 7

DÔÕ KHUOÂN, PHAÙ LOÕI, LAØM SAÏCH VAÄT ÑUÙC VAØ KHUYEÁTTAÄT VAÄT ÑUÙC.

7.1 Dôõ khuoân, phaù loõi, laøm saïch vaät ñuùc khi ñuùc trong khuoân caùt:

7.1.1 Ñeå nguoäi vaät ñuùc trong khuoân:

Sau khi roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân, kim loaïi seõ ñoâng ñaëc laïi taïo thaønh vaät ñuùc.Laáy vaät ñuùc ra khoûi khuoân goïi laø dôõ khuoân. Vieäc dôõ khuoân chæ tieán haønh sau khi ñaõ ñeå vaätñuùc nguoäi tôùi nhieät ñoä nhaát ñònh. Thôøi gian laøm nguoäi vaät ñuùc sau khi roùt khuoân tuøy thuoäcvaøo kích thöôùc, khoái löôïng, möùc ñoä phöùc taïp cuûa vaät ñuùc, vaät lieäu laøm khuoân, nhieät ñoä kimloaïi roùt vaøo khuoân…Neáu dôõ khuoân sôùm quaù, noäi löïc beân trong vaät ñuùc seõ lôùn vaø coù theå gaâyra cong, nöùt v.v…Nhöõng vaät ñuùc thaønh moûng phaûi ñeå nguoäi tôùi < 400 0C, vaät trung bình5000C vaø vaät coù thaønh daøy thì < 6000C 7000C môùi dôõ khuoân. Ñoái vôùi nhöõng vaät ñuùc lôùn,coù nhöõng thaønh daøy moûng khaùc nhau deã sinh nöùt, cong veânh caàn phaûi coù cheá ñoä laøm nguoäiñaëc bieät. Nhöõng thaønh daøy muoán cho vaät ñuùc nguoäi ñeàu thì phaûi ñaët gang hoaë saét nguoäi ôû

khuoân, ñoàng thôøi khi roùt xong phaûi bôùi caùt khuoân ôû choã ñoù ra cho thaønh daøy nguoäi mau.Nhöõng phaàn khuoân hay loõi caûn trôû söï co cuûa vaät ñuùc caàn laøm tôi caùt ñeå traùnh nöùt ôû vaätñuùc.

7.1.2 Dôõ khuoân, phaù loõi:

Dôõ khuoân, phaù loõi, laøm saïch vaät ñuùc laø nhöõng coâng vieäc raát naëng nhoïc trong xöôõngñuùc, noùng, buïi baëm. Do ñoù neân cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa khaâu naøy. Trong caùc xöôûng ñuùcnhaát laø nhaø maùy hieän ñaïi coù caùc daây chuyeàn saûn xuaát ñuùc.

- Caùc thieát bò dôõ khuoân theo nguyeân lyù rung, daèn nhö duøng ñoøn rung, löôùi rung…

- Phaù loõi khoù khaên hôn phaù khuoân vì loõi beàn hôn khuoân, loõi naèm beân trong vaät ñuùc,trong loõi laïi coù xöông.Phaù loõi coù theå duøng tay, ñuïc hôi, maùy rung hoaëc buoàng phun nöôùc cao aùp…

7.1.3 Laøm saïch vaät ñuùc:

- Chaët hoaëc caét ñaäu ngoùt, heä thoáng roùt coøn naèm laïi ôû vaät ñuùc, ñuïc ba via vaø nhöõngchoã goà gheà ôû maët vaät ñuùc baèng.

- Laøm saïch chaùy caùt baùm ôû beà maët vaät ñuùc.Duøng caùc duïng cuï laøm saïch goàm coù ñuïc, buùa, choåi saét, duøng moû caét baèng khí

Axeâtylen vaø Oâxy hoaëc hôi xaêng vaø oâxy, moû caét Plasma… ñeå caét nhöõng ñaäu ngoùt lôùn.

Thieát bò laøm saïch beà maët vaät ñuùc nhö tang quay coù nhöõng maûnh gang traéng, bitheùp; Duøng doøng caùt khoâng khí neùn, maùy maøi coá ñònh coù ñöôøng kính ñaù maøi 500 600mm, maùy maøi di ñoäng coù ñöôøng kính ñaù maøi 50 100 mm

7.2 Khuyeát taät vaät ñuùc ñöôïc chia laøm baûy nhoùm:

NHOÙM 1. Sai hình daùng, kích thöôùc vaø troïng löôïng bao goàm caùc khuyeát taät:Thieáu huït laø vaät ñuùc khoâng ñuû. Coù nhieàu nguyeân nhaân daãn ñeán khuyeát taät naøy.



- Löôïng kim loaïi roùt khoâng ñuû.- Ñoä chaûy loaõng thaáp, nhieät ñoä roùt thaáp.- Kim loaïi loûng thoaùt ra do laép raùp khoâng kín, keïp chaët hay ñeø khuoân thieáu löïc.- Heä thoáng thoaùt khí khoâng ñaït yeâu caàu taïo aùp löïc trong khuoân taêng leân ñeán möùc

kim loaïi loûng khoâng ñieàn ñaày ñöôïc.- Kích thöôùt heä thoáng roùt nhoû- Thaønh vaät ñuùc moûng.

Leäch: Laø söï xeâ dòch töông ñoái giöõa caùc phaàncuûa vaät ñuùc. Coù theå ñaët maãu sai; ñònh vò loõi khoâng toát,raùp khuoân thieáu chính xaùc vaø keïp khuoân loûng.

Bavia ( hình 1-82): laø phaàn kim loaïi thöøa ra, noùthöôøng hình thaønh ôû maët phaân khuoân, goái loõi...

Loài: laø phaàn nhoâ leân treân vaät ñuùc do ñaàm chaëtkhuoân keùm, khoâng ñeàu. AÙp suaát tónh cuûa kim loaïi loûngeùp neùn leân phaàn khuoân ñaàm chaët yeáu.

Veânh: laø söï thay ñoåi hình daïng, kích thöôùc vaätñuùc do keát caáu vaät ñuùc khoâng hôïp lyù, khoâng ñaûm baûo cöùng vöõng, do maãu bò cong veânh, do

coâng ngheä roùt, laøm nguoäi khoâng hôïp lyù hoaëc do öùng suaát beân trong vaät ñuùc khi keát tinh.Söùt: thao taùc cô hoïc khi phaù khuoân, caét heä thoáng roùt, ñaäu ngoùt laøm saïch hoaëc nhöõng

va chaïm trong vaän chuyeån laøm söùt meû vaät ñuùc daãn ñeán sai khaùc hình daïng, thieáu huït kíchthöôùc vaät ñuùc.

Sai kích thöôùc, troïng löôïng: Söï sai leäch kích thöôùc vaø troïng löôïng laø do kích thöôùcmaãu, hoäp loõi thieát keá sai, la ép raùp vaø kieåm tra khuoân khoâng caån thaän.

NHOÙM 2. Khuyeát taät maët ngoaøi:Chaùy caùt: Do vaät lieäu khuoân loõi bò chaùy döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä roùt kim loaïi

loûng, baùm dính leân beà maët vaät ñuùc laøm giaûm ñoä boùng beà maët, gaây khoù khaên cho gia coâng

caét goït.Nguyeân nhaân chaùy caùt bao goàm:- Ñoä beàn nhieät cuûa hoãn hôïp keùm, nhieàu taïp chaát.- Nhieät ñoä roùt quaù cao.- Heä thoáng roùt thieáu hôïp lyù ñeå kim loaïi taäp trung cuïc boä quaù lôùn laøm chaùy hoãn hôïp

ôû ñoù.- Lôùp sôn khuoân khoâng ñaûm baûo.

Khôùp: laø hieän töôïng khoâng lieân tuïc treân beà maët vaät ñuùc do söï tieáp giaùp caùc doøngchaûy cuûa kim loaïi.

Nguyeân nhaân coù theå laø :- Roùt thieáu lieân tuïc.- Ñoä chaûy loaõng keùm, nhieät ñoä roùt thaáp.- Heä thoáng roùt khoâng hôïp lyù.Loõm: Laø nhöõng loå coù hình daïng, kích thöôùc khaùc nhau laøm giaûm chieàu daøy thaønh

vaät ñuùc.Nguyeân nhaân chính laø do khuoân bò beå ñeå laïi löôïng hoãn hôïp chieám choã trong loøng

Hình 1-82. Ba via



khuoân.

NHOÙM 3. Nöùt (hình 1-83):Nöùt laø khuyeát taät töông ñoái phoå

bieán vaø nguy hieåm ñoái vôùi vaät ñuùc.Nguyeân nhaân chuû yeáu do öùng suaát beântrong, do co ngoùt khoâng ñoàng ñeàu giöõa caùcvuøng khaùc nhau trong vaät ñuùc caû trong khi

keát tinh vaø laøm nguoäi. Theo nhieät ñoä taïonöùt, coù hai loaïi chính: nöùt noùng vaø nöùtnguoäi.

- Nöùt no ùng: sinh ra ôû nhieät ñoä cao do ñoù beân maët veát nöùt bò oxy hoaù laøm cho beàmaët khoâng saïch.

Loaïi nöùt naøy chuû yeáu sinh ra khi keát tinh. Nguyeân nhaân do kim loaïi bò kìm haõm bôûiñoä luùn cuûa khuoân vaø loõi keùm. Nhöõng hôïp kim coù ñoä co chieàu daøi nhoû ít bò nöùt noùng.

- Nöùt nguoäi: nöùt nguoäi xaûy ra ôû nhieät ñoä thaáp neân beà maët veát nöùt saïch do khoâng bòoxy hoaù.

Moät soá bieän phaùp khaéc phuïc:+ Keát caáu vaät ñuùc: thieát keá vaät ñuùc phaûi ñaûm baûo chieàu daøy thaønh ñoàng ñeàu hoaëcchæ sai leäch trong phaïm vi cho pheùp. Nhöõng choã giao nhau phaûi coù goùc löôïn thích hôïp.

+ Veà maët coâng ngheä: baûo ñaûm ñoä luùn cuûa khuoân loõi; Boá trí heä thoáng roùt hôïp lyù.Xöông loõi khuoân ñaët saùt beà maët loõi laøm giaûm tính luùn.

NHOÙM 4. Loã hoång trong vaät ñuùc:- Roã khí ( hình 1-84): trong vaät ñuùc toàn taïi nhöõng khoâng gian daïng caàu nhaün boùng

chöùa khí coù aùp suaát vôùi kích thöôùc khaùc nhau. Ñoù laø roã khí. Roã khí laøm maát khaû naêng lieântuïc cuûa kim loaïi, laøm giaûm ñoä beàn, ñoä deûo cuûa vaät ñuùc. Neáu khí khoâng thoaùt ra ngoaøi ñöôïc

seõ bò doàn neùn vaø phaân boá phaân taùn trong kim loaïi cho ñeán khi aùpsuaát khí caân baèng vôùi aùp suaát kim loaïi loûng.Bieän phaùp khaéc phuïc roã khí : nguyeân taéc chung laø giaûm

löôïng khí sinh ra khi naáu chaûy vaø roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân,ngaên ngöøa khoâng cho nguoàn taïo khí tieáp xuùc vôùi kim loaïi loûngkhi roùt. Vì vaäy, caàn phaûi ñaûm baûo:

+ Vaät lieäu naáu saïch, khoâ.+ Ruùt ngaén thôøi gian naáu chaûy, nhaát laø thôøi gian quaù

nhieät.+ Hoãn hôïp khuoân vaø loõi phaûi thoâng khí toát.+ Ñaët ñaäu hôi hôïp lyù.+ Khöû khí tröôùc khi roùt baèng caùch thoåi vaøo

kim loaïi loûng nhöõng chaát khí hoaø tan coù aùp suaátrieâng nhoû hôn.

Toát nhaát laø naáu chaûy kim loaïi trong chaânkhoâng.

- Roã co (hình 1-85): Laø nhöõng phaàn khoâng

Hình 1-84. Roã khí

Hình 1-85. Roã co

Hình 1-83Nöùt



gian nhoû trong vaät ñuùc khoâng ñieàn ñaày kim loaïi, khoâng chöùa khí, hình daïng kích thöôùckhaùc nhau vaø khoâng nhaün boùng nhö roã khí. Tuøy theo tính chaát cuûa hôïp kim ñuùc vaø keát caáucuûa vaät ñuùc maø roã co taäp trung hoaëc phaân taùn. Nguyeân nhaân chuû yeáu laø do keát caáu vaät ñuùckhoâng hôïp lyù, boá trí heä thoáng roùt, ñaäu ngoùt khoâng ñuùng neân khoâng ñoùn ñöôïc höôùng ñoângñaëc.

NHOÙM 5. Laãn taïp chaát:

Roã xæ; Roã caù t (hình 1-86): ñoù laø nhöõng loã hoång chöùa taïp chaát nhö xæ, caùt hoaëc caùcphi kim khaùc. Nguyeân nhaân do loïc xæ khoâng toát. Khoâng khöû heát oxy khi naáu, nhieät ñoä roùtthaáp, ñoä beàn cuûa khuoân keùm; heä thoáng roùt khoâng hôïp lyù.

NHOÙM 6. Sai toå chöùc:Nhoùm naøy coù toå chöùc kim loaïi; hình daïng kích thöôùc vaø soá löôïng haït kim loaïi

khoâng ñuùng theo yeâu caàu. Nhöõng phaàn vaät ñuùc nguoäi nhanh thì haït nhoû, ñoä cöùng lôùn khoùgia coâng caét goït.

Toác ñoä nguoäi khoâng ñeàu, khoáng cheá nguoäi khoâng hôïp lyù seõ gaây ra thieân tích veàthaønh phaàn hoùa hoïc vaø thieân tích toå chöùc trong kim loaïi vaät ñuùc.

NHOÙM 7. Sai thaønh phaàn hoùa hoïc vaø cô tính:

Thaønh phaàn hoùa hoïc sai vôùi yeâu caàu laø do meû lieäu ñöa vaøo tính toaùn sai. Ñieàu naøydaãn ñeán sai leäch caû lyù hoùa tính, cô tính vaät ñuùc.

7.3 Kieåm tra, söûa chöõa khuyeát taät vaät ñuùc:

7.3.1 Kieåm tra vaät ñuùc:

- Kieåm tra khuyeát taät beân ngoaøi vaät ñuùc baèng maét thöôøng.

- Kieåm tra khuyeát taät beân trong vaät ñuùc nhö roã khí, roã xæ, nöùt, laãn taïp chaát…baèng tiaX, tia , töø tính, sieâu aâm v.v…

Nguyeân lyù chung cuûa duøng caùc tia X, …laø lôïi duïng tính chaát cuûa caùc tia naøy coù theåxuyeân qua ñöôïc kim loaïi. Nhöng neáu chuøm tia ñoù gaëp caùc loã khí, xæ, nöùt, taïp chaát… thìchuøm tia seõ xuyeân qua nhieàu hoaëc ít hôn, vì theá caên cöù vaøo möù ñoä toái saùng treân phim aûnhmaø ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc khuyeát taät vaø vò trí cuûa noù.

Hình 1-86a) Roã xæ b) Roã caùt

a) b)



7.3.2 Söûa chöõa khuyeát taät:

Vaät ñuùc bò khuyeát taät coù theå söûa chöõa ñöôïc hoaëc khoâng.

- Nhöõng choã roã treân phaàn khoâng quan troïng thì coù theå traùt baèng sôn bakeâlit, baèngchaát hoà goàm daàu vaø graphit, baèng nhöïa matit.

- Xoáp trong chi tieát laøm vieäc döôùi aùp löïc thuûy löïc khoâng lôùn thì söûa chöõa baèng caùchnhuùng chi tieát vaøo dung dòch cloruamoân (NH4Cl).

- Xoáp trong vaät ñuùc laøm vieäc döôùi aùp löïc lôùn thì söûa chöõa baèng caùch eùp noù trongdung dòch ñaëc seät clorua, sau ñoù trong dung dòch amoâniac.

- Ñoâi khi ngöôøi ta söûa chöõa nhöõng choã thieáu huït cuûa vaät ñuùc lôùn baèng caùch roùt theâmkim loaïi loûng vaøo nhöõng choã ñoù.

- Khuyeát taät cuûa vaät ñuùc ôû nhöõng choã laøm vieäc chòu taûi troïng lôùn thì caàn söûa chöõabaèng haøn hôi hoaëc haøn ñieän.

- Neáu chi tieát ñuùc khoâng ñaït veà ñoä cöùng hoaëc ñeå khöû öùng suaát thì ngöôøi ta duøngnhieät luyeän.



PHAÀN IIGIA COÂNG KIM LOAÏI BAÈNG AÙP LÖÏC

Chöông 1

KHAÙI NIEÄM VEÀ GIA COÂNG KIM LOAÏI BAÈNG AÙP LÖÏC.1.1 Khaùi nieäm, ñaëc ñieåm, phaân loaïi:

1.1.1 Ñònh nghóa: Gia coâng kim loaïi baèng aùp löïc laø caùc phöông phaùp gia coâng

duøng ngoaïi löïc taùc duïng leân kim loaïi raén ôû nhieät ñoä cao (noùng) hay nhieät ñoä thaáp(nguoäi)vôùi cöôøng ñoä löïc vöôït quaù giôùi haïn ñaøn hoài cuûa kim loaïi ñeå laøm thay ñoåi hình daùngcuûa vaät theå maø khoâng phaù huûy tính lieân tuïc vaø tính beàn cuûa kim loaïi.

Phöông phaùp gia coâng baèng aùp löïc trong thöïc teá saûn xuaát khoâng nhöõng söû duïng ñeågia coâng caùc saûn phaåm baèng kim loaïi maø coøn duøng ñeå gia coâng caùc vaät lieäu khaùc nhö :goám, söù, chaát deûo, cao su …Trong phaàn giaùo trình naøy chuùng ta chæ nghieân cöùu phaïm vi giacoâng kim loaïi goïi taét laø gia coâng aùp löïc vaø ñaëc bieät laø phöông phaùp cheá taïo phoâi baèng reøndaäp.


Gia coâng aùp löïc laø phöông phaùp gia coâng tieân tieán, coù naêng suaát cao, tieâu phínguoàn nguyeân lieäu ít do khoâng hoaëc vöùt boû raát ít nguyeân lieäu thöøa neân coøn coù teân laøphöông phaùp gia coâng khoâng phoi.

So vôùi ñuùc, cheá taïo phoâi baèng reøn daäp coù öu ñieåm sau:- Bieán daïng kim loaïi ôû theå raén coù khaû naêng khöû ñöôïc caùc khuyeát taät ñuùc nhö roã khí,

roã co laøm cho toå chöùc kim loaïi mòn chaët, cô tính cuûa saûn phaåm cao.- Coù khaû naêng bieán toå chöùc haït trong kim loaïi thaønh toå chöùc thôù, coù khaû naêng taïo

ñöôïc caùc toå chöùc thôù uoán, xoaén khaùc nhau laøm taêng cô tính cuûa saûn phaåm.- Chaát löôïng cô lyù lôùp beà maët saûn phaåm toát, ñoä boùng, ñoä chính xaùc cuûa caùc chi tieát

reøn daäp cao hôn ôû caùc chi tieát ñuùc.- Deã cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa, gia coâng coù naêng suaát cao neân giaù thaønh haï.Tuy nhieân so vôùi ñuùc reøn daäp coù nhöõng haïn cheá sau:- Khoâng gia coâng ñöôïc caùc chi tieát phöùc taïp nhö ñuùc.- Khoâng reøn daäp ñöôïc caùc chi tieát quaù lôùn. Vôùi nhöõng chi tieát quaù lôùn ( nhö truïc

tuoác bin ) ngöôøi ta keát hôïp reøn vaø haøn ñeå taïo phoâi.



- Caùc hôïp kim söû duïng trong reøn daäp haïn cheá hôn so vôùi ñuùc, khoâng reøn daäp ñöôïccaùc kim loaïi doøn.

So vôùi gia coâng caét goït, reøn daäp coù nhöõng ñaëc ñieåm sau:- Naêng suaát cao, pheá lieäu ít, tieát kieäm nguyeân vaät lieäu neân giaù thaønh haï.- Coù khaû naêng taïo toå chöùc thôù taêng tính chòu löïc cho saûn phaåm, coøn gia coâng caét goït

thì caét ñöùt thôù, laøm maá t tính lieân tuïc cuûa thôù, laøm giaûm khaû naêng chòu löïc cuûa saûn phaåm.- Ñoä chính xaùc vaø ñoä boùng beà maët cuûa saûn phaåm reøn daäp thaáp hôn ôû saûn phaåm gia

coâng caét goït, vaät lieäu cuõng haïn cheá hôn.Reøn daäp laø nhöõng phöông phaùp cô baûn ñeå cheá taïo phoâi cho gia coâng caét goït, nhöõng

chi tieát quan troïng caàn chòu löïc lôùn thöôøng phaûi qua reøn daäp. Ngaønh reøn daäp khoâng theåthieáu ñöôïc trong coâng nghieäp cô khí, ngaøy nay ñang phaùt trieån maïnh theo caùc höôùng:

- Naâng cao ñoä chính xaùc vaø ñoä boùng cuûa saûn phaåm nhaèm ñaït tôùi khoâng caàn qua giacoâng cô khí.

- ÖÙng duïng caùc phöông phaùp coâng ngheä tieân tieán ñeå môû roäng khaû naêng gia coâng vaønaâng cao chaát löôïng saûn phaåm.

- Cheá taïo thieát bò coù coâng suaát lôùn ñeå coù theå gia coâng ñöôïc caùc chi tieát coù khoáilöôïng vaø kích thöôùc lôùn.

- Cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa quaù trình saûn xuaát ñeå naâng cao naêng suaát lao ñoäng, haïgiaù thaønh saûn phaåm.

1.1.3 Phaân loaïi:

Caùc phöông phaùp gia coâng kim loaïi baèng aùp löïc cô baûn coù caùn, keùo, eùp, reøn töï do,reøn khuoân, daäp taám, mieát, goø. ÔÛ traïng thaùi nguoäi ngöôøi ta thöôøng duøng caùc phöông phaùpkeùo daây , daäp taám, daäp nguoäi theå tích, caùn nguoäi, mieát, goø ñoái vôùi caùc kim loaïi meàm. Ñoáivôùi theùp vôùi caùc saûn phaåm coù khoái löôïng lôùn hay chieàu daøy lôùn thöôøng duøng caùn noùng, reønkhuoân, reøn töï do, eùp chaûy.

Caùn: laø phöông phaùp bieán daïng kim loaïi giöõa hai truïc quay cuûa maùy caùn, phoâi bieándaïng vaø di chuyeån nhôø söï quay lieân tuïc cuûa truïc caùn vaø ma saùt giöõa truïc caùn vôùi phoâi (hình2-1a).

Keùo: laø keùo daøi phoâi qua khuoân keùo, loã khuoân coù hình daùng vaø kích thöôùc nhoû hôntieát dieän phoâi (hình 2-1b). Keùo coù ñaëc ñieåm la ø beà maët saûn phaåm nhaün boùng, ñoä chính xaùccao. Keùo coù keùo daây, keùo oáng ,keùo thoûi vôùi chieàu daøi khoâng haïn cheá .

EÙp: laø phöông phaùp cheá taïo caùc thoûi hoaëc oáng thöôøng baèng kim loaïi maøu vaø hôïpkim cuûa chuùng. Kim loaïi sau khi nung cho vaøo khuoân eùp, döôùi taùc duïng cuûa chaøy eùp kimloaïi chui qua loã khuoân eùp coù hình daïng vaø kích thöôùc chi tieát caàn cheá taïo (hình 2-1c).

Reøn töï do:laø phöông phaùp bieán daïng kim loaïi döôùi taùc duïng löïc ñaäp cuûa ñaàu buùahoaëc löïc eùp cuûa maùy eùp.Vì khoâng duøng khuoân neân kim loaïi bieán daïng khoâng bò haïn cheábôûi loøng khuoân (hình 2-1d).

Reøn khuoân hay daäp noùng theå tích: laø phöông phaùp bieán daïng kim loaïi trong loøngkhuoân coù kích thöôùc vaø hình daïng cuûa chi tieát caàn cheá taïo (döôùi taùc duïng cuûa löïc cuûa ñaàubuùa hay ñaàu maùy eùp) (hình 2-1e).



Reøn töï do thöôøng duøng ñeå saûn xuaát ñôn chieác, duøng trong söûa chöõa coøn reønkhuoân thöôøng duøng cho sa ûn xuaát haøng loaït.

Daäp taám: laø phöông phaùp cheá taïo chi tieát töø phoâi coù daïng taám (hình 2-1g). Daäptaám coù theå thöïc hieän ôû traïng thaùi noùng hoaëc nguoäi nhöng ôû daïng nguoäi thoâng duïng hônneân thöôøng ñöôïc goïi laø daäp nguoäi .

Mieát hay coøn goïi laø tieän döïng: laø phöông phaùp cheá taïo chi tieát coù daïng hình troønxoay töø kim loaïi taám moûng.

Mieát coù theå duøng thay theá caùc phöông phaùp daäp taám maø sau khi daäp taám phaûi toùpmieäng, vieàn meùp, uoán vaønh ….

Mieát laø phöông phaùp baùn cô khí vì phaûi duøng löïc bieán daïng baèng löïc tay hoaëc vöøalöïc maùy vöøa löïc tay.

Go ø: laøphöông phaùp bieán daïng nguoäi kim loaïi chuû yeáu ôû daïng taám hoaëc thanh baèngcaùc quy trình bieán daïng deûo ñeå taïo hình daïng mong muoán, sau ñoù söû duïng caùc loaïi moáigheùp thaùo ñöôïc hoaëc khoâng thaùo ñöôïc (haøn, taùn ñinh, gheùp mí…) ñeå keát noái caùc boä phaänthaønh saûn phaåm hoaøn chænh. Goø coù naêng suaát raát thaáp neân chæ duøng trong saûn xuaát nhoû, söûachöõa, nhöng öu ñieåm cuûa goø laø coù theå cheá taïo caùc saûnphaåm coù hình daùng phöùc taïp baát kyø. Trong ngaønh söûachöõa oâtoâ, ngheà laøm ñoàng laø keát hôïp giöõa coâng ngheä goø vaøcoâng ngheä haøn.

Caùc coâng ngheä caùn, keùo daây, eùp oáng, eùp thoûithöôøng ñöôïc söû duïng trong caùc nhaø maùy lieân hôïp luyeän

kim, coøn caùc coâng ngheä reøn töï do, reøn khuoân, daäp nguoäithöôøng ñöôïc duøng trong caùc nhaø maùy cô khí.

Soá löôïng caùc chi tieát maùy ñöôïc gia coâng baèng caùcphöông phaùp reøn vaø daäp trong ngaønh cheá taïo oâtoâ hieän ñaïichieám 85%, trong ngaønh cheá taïo radio, tivi, maùy moùc ñieäntöû chieám 80%, coøn trong ngaønh cheá taïo ñoà duøng gia ñìnhhaàu nhö chieám 100%.

Hình 2.1 Sô ñoà caùc phöông phaùp gia coâng baèng aùp löïc.a) Caùn b) Keùo c) EÙp d) Reøn töï do e) Reøn khuoân g) Daäp taám h) Mieát.

h)

A

AP

P

Hình 2-2 AÛnh höôûngcuûa ñieåm ñaët löïc khibieán daïng.

a) b)



1.2 Bieán daïng deûo cuûa kim loaïi:1.2.1 Ngoaïi löïc vaø noäi löïc:

a. Ngoaïi löïc: Laø löïc töø beân ngoaøi taùc duïng leân kim loaïi gia coâng, noù coù theå dongöôøi hoaëc thieát bò gaây neân, do söï ma saùt hay chuyeån ñoäng cuûa vaät theå gaây neân.Ngoaïi löïcbao goàm löïc chính, phaûn löïc, löïc ma saùt vaø löïc quaùn tính.

- Löïc chính laø löïc taùc duïng cuûa ngöôøi, thieát bò thoâng qua duïng cuï gia coâng (nhöñaàu buùa, khuoân reøn, truïc caùn v.v…taùc duïng vaøo kim loaïi laøm cho noù bieán daïng. Höôùng cuûalöïc chính song song vôùi höôùng chuyeån ñoäng cuûa duïng cuï gia coâng. Nhieàu löïc chính taùcduïng vaøo moät vaät gia coâng coù theå taäp hôïp thaønh moät löïc theo nguyeân taéc coäng veùc tô. Löïcchính coù aûnh höôûng quyeát ñònh tôùi söï bieán daïng cuûa vaät. Ñieåm ñaët cuûa löïc cuõng coù aûnhhöôûng tôùi söï bieán daïng.

Ví duï: Khi neùn hai thanh baèng moät löïc P nhö nhau (hình 2-2) tröôøng hôïp a ñieåm ñaët löïc Añaët ôû ñaàu thanh toaøn thanh bò bieán daïng. Tröôøng hôïp b ñieåm ñaët löïc A ñaët ôû giöõa thanh,chæ coù nöûa döôùi cuûa thanh bieán daïng.

- Phaûn löïc: laø löïc ngaên caûn khoâng cho vaät theå gia coâng chuyeån ñoäng töï do theohöôùng löïc taùc duïng chính. Phaûn löïc thöôøng sinh ra ôû nhöõng boä phaän coá ñònh cuûa thieát bò.Phaûn löïc coù chieàu ngöôïc vôùi löïc chính. Phaûn löïc chæ sinh ra khi coù löïc chính. Ví duï: khireøn, buùa taùc duïng vaøo vaät gia coâng löïc chính, ñe taùc duïng vaøo vaät gia coâng phaûn löïc coùchieàu ngöôïc vôùi löïc chính.

- Löïc ma saùt: laø löïc sinh ra khi hai vaät chuyeån ñoäng töông ñoái leân nhau. Löïc masaùt coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa vaät vaø coù trò soá baèng tích soá cuûa heä soá masaùt vaø phaûn löïc tieáp tuyeán. Löïc ma saùt caûn trôû söï di chuyeån cuûa kim loaïi khi bieán daïng.

Phaûn löïc vaø löïc ma saùt coù aûnh höôûng lôùn ñeán quaù trình bieán daïng. Ví duïï khi neùn

moät khoái kim loaïi trong khuoân kín baèng moät löïc P. Khuoân taùc duïng vaøo vaät gia coâng phaûnlöïc N vaø löïc ma saùt R (hình 2-3a).

+ Tröôøng hôïp a, döôùi taùc duïng cuûa löïc P, phoâi kim loaïi bieán daïng vaø di chuyeånxuoáng döôùi ma saùt vôùi thaønh khuoân. Löïc ma saùt höôùng leân treân ngöôïc vôùi höôùng cuûa löïcchính P. Ta coù:

P=N+R

R laø toång caùc löïc ma saùt.Do ñoù: P>N Tröôøng hôïp naøy löïc

taùc duïng ôû phía treân lôùn hôn phaûnlöïc neân phaàn treân cuûa vaät reøn bòbieán daïng tröôùc vaø bieán daïngnhieàu hôn, ñieàn ñaày khuoân toáthôn.

+ Tröôøng hôïp b ngöôïc laïieùp phoâi trong chaøy kín (hình 2-3b)

PR R

N

P

R RN

Hình 2-3 Söï phaân boá löïc chính P, phaûn löïc N vaølöïc ma saùt R khi reøn trong khuoân kín vaø chaøy kín.

a) b)



thì löïc ma saùt R höôùng xuoáng döôùi cuøng chieàu vôùi löïc chính P töùc laø:

P +R = N

Do ñoù: P < NTröôøng hôïp naøy phaàn döôùi cuûa vaät reøn bieán daïng nhieàu hôn vaø ñieàn ñaày khuoân toát

hôn.Töø keát quaû treân ta ruùt ra nhaän xeùt sau:Khi reøn trong khuoân, phaàn phöùc taïp cuûa vaät reøn caàn ñöôïc ñieàn ñaày toát hôn neân phaûi

boá trí ôû phía löïc taùc duïng lôùn hôn, kim loaïi seõ bieán daïng nhieàu hôn vaø deã ñieàn ñaày khuoânhôn.

- Löïc quaùn tính: Laø löïc gaây ra do söï di ñoäng coù gia toác cuûa caùc chaát ñieåm vaät theåkhi bieán daïng. Theo ñònh luaät 3 Niu tôn, trò soá löïc quaùn tính baèng tích soá cuûa khoái löôïng vaøgia toác. Löïc quaùn tính coù aûnh höôûng ñeán bieán daïng, nhöng vieäc xeùt noù raát phöùc taïp neân ôûñaây khoâng nghieân cöùu.

b. Noäi löïc: Laø löïc xuaát hieän trong noäi boä vaät theå khi coù taùc duïng cuûa ngoaïi löïc. Noäilöïc cuõng coù theå xuaát hieän do taùc duïng cuûa nhöõng hieän töôïng hoùa lyù…Ví duï khi nung noùng

hoaëc laøm nguoäi, beân trong vaät theå xuaát hieän noäi löïc.Noäi löïc gaây ra öùng suaát beân trong vaät theå. Khi öùng suaá t naøy vöôït quaù giôùi haïn nhaát

ñònh seõ laøm cho vaät theå bieán daïng, cong veânh, nöùt neû.

1.2.2 Bieán daïng ñaøn hoài vaø bieán daïng deûo:

Khi chòu taùc duïng cuûa ngoaïi löïc, kim loaïi seõ bieán daïng theo ba giai ñoaïn: bieándaïng ñaøn hoài, bieán daïng deûo vaø phaù huûy.

a. Bieán daïng ñaøn hoài: laø bieán daïng maø noù luoân tyû leä thuaän vôùi löïc taùc duïng, neáuboû löïc taùc duïng ñi thì bieán daïng seõ khoâng coøn nöõa vaø vaät theå trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu.

Khi bieán daïng ñaøn hoài, döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc caùc nguyeân töû trong maïng tinhtheå cuûa kim loaïi leäch khoûi vò trí caân baèng, khoaûng caùch giöõa caùc nguyeân töû seõ thay ñoåi.Neáu boû ngoaïi löïc ñi thì löïc lieân keát seõ ñöa caùc nguyeân töû trôû veà vò trí caân baèng vaø bieándaïng seõ khoâng coøn nöõa. Thöïc nghieäm chöùng minh raèng: trong quaù trình bieán daïng ñaøn hoàilöïc luoân tyû leä vôùi bieán daïng vaø tuaân theo ñònh luaät Hook.

= E.

ÔÛ ñaây: - ÖÙng suaát (KN/cm2); E - Moâ ñun ñaøn hoài (KN/cm2); - Bieán daïng töôngñoái.

b. Bieán daïng deûo: laø bieán daïng maø sau khi ñaõ boû löïc taùc duïng vaãn coøn moät phaànbieán daïng dö ñöôïc giöõ laïi vaø treân caùc phaàn töû cuûa vaät theå khoâng nhaän thaáy coù söï phaù huûy.Bieán daïng deûo xaûy ra khi öùng suaát sinh ra do ngoaïi löïc vöôït quaù giôùi haïn ñaøn hoài. Trongquaù trình bieán daïng deûo vaãn toàn taïi bieán daïng ñaøn hoài.

Gia coâng aùp löïc laø quaù trình lôïi duïng giai ñoaïn bieán daïng deûo cuûa kim loaïi ñeå laømthay ñoåi hình daùng, kích thöôùc.

Khi öùng suaát sinh ra vöôït quaù giôùi haïn beàn cuûa kim loaïi, trong kim loaïi xaûy ra quaù



trình thöù ba laø phaù huûy.Kim loaïi laø vaät theå coù caáu taïo ña tinh theå. Ñeå deã daøng nghieân cöùu quaù trình bieán

daïng deûo trong kim loaïi chuùng ta nghieân cöùu laàn löôït söï bieán daïng deûo trong ñôn tinh theåvaø tieáp ñoù laø ña tinh theå. Trong giaùo trình “kim loaïi hoïc “ñaõ coù ñeà caäp vaán ñeà naøy töôngñoái kyõ. Do ño,ù trong giaùo trình naøy chæ toùm taét nhöõng ñieåm chính.

1. Bieán daïng deûo trong ñôn tinh theå:

Ñôn tinh theå laø khoái kim loaïi coù maïng tinh theå ñoàng nhaát. Bieán daïng deûo trong

ñôn tinh theå xaûy ra döôùi hai hình thöùc: söï tröôït vaø song tinh.

- Tröôït: Khi taùc duïng leân vaät theå taûi troïng baát kyø, beân trong vaät theå xuaát hieän haidaïng öùng suaát: öùng suaát phaùp tuyeán vaø öùng suaát tieáp tuyeán . Döôùi taùc duïng cuûa vaät

theå seõ bò keùo neùn ñaøn hoài (neáu < ñaøn hoài ) hoaëc bò phaù huûy (neáu > beàn).Döôùi taùc duïng cuûa öùng suaát tieáp , luùc ñaàu caùc lôùp nguyeân töû seõ bò xeâ dòch ñaøn hoài

khoûi vò trí caân baèng. Khi > tôùi haïn seõ xaûy ra hieän töôïng caùc maët nguyeân töû tröôït leân nhautheo moät maët phaúng nhaát ñònh (hình 2-4a). Quaù trình ñoù laø quaù trình tröôït.

Tröôït laø hieän töôïng maø döôùi taùc duïng cuûa öùng suaát tieáp coù boä phaän cuûa ñôn tinh theådi ñoäng song song vôùi nhöõng boä phaän khaùc theo moät maët nhaát ñònh goïi laø maët tröôït, vaø treânmoãi maët tröôït söï tröôït xaûy ra theo moät soá höôùng nhaát ñònh. (Maët tröôït vaø höôùng tröôït laønhöõng maët, höôùng coù nhieàu nguyeân töû lôùn nhaát).

Treân hình 2-5 bieåu dieãn caùc maët vaø höôùng tröôït cô baûn cuûa caùc kieåu maïng thoângthöôøng cuûa kim loaïi.

Ví duï: Kim loaïi coù maïng tinh theå laäp phöông taâm maët nhö Al, Cu, Pb, Fe, Ni, Co,Au. Ag… coù 4 maët tröôït vaø moãi maët coù 3 höôùng tröôït (hình 2-5a). Kim loaïi coù maïng tinhtheå laäp phöông taâm khoái nhö Fe, Mo, Co… coù 6 maët tröôït vaø treân moãi maët coù 2 höôùngtröôït (hình 2-5b). Kim loaïi coù maïng tinh theå 6 phöông xeáp chaët nhö Zn, Mg, Ti, Be…coùmoät maët tröôït laø ñaùy cuûa hình luïc phöông vaø treân moãi maët coù 3 höôùng tröôït (hình 2-5c).

Hình 2-4 Sô ñoà tröôït vaø song tinh.a) Maïng ñôn tinh theå b) tröôït c) Song tinh.

Maët tröôït Maët song tinh



Tröôït laø nguyeân nhaân cô baûn gaây neân bieán daïng deûo. Kim loaïi coù caáu taïo maïngtinh theå khaùc nhau thì coù ñoä deûo khaùc nhau töùc laø khaû naêng bieán daïng deûo khaùc nhau.

Tích cuûa soá maët tröôït vaø soá phöông tröôït trong moãi maët goïi laø heä soá tröôït töùc soácaùch tröôït hay khaû naêng tröôït cuûa moãi loaïi maïng tinh theå.

Heä soá tröôït caøng cao, tính deûo cuûa kim loaïi caøng lôùn. Heä soá tröôït cuûa maïng laäpphöông taâm maët laø 12, cuûa maïng laäp phöông taâm khoái laø 12, cuûa maïng saùu phöông xeápchaët laø 3.

Nhö vaäy, caùc kim loaïi coù maïng laäp phöông nhö :Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, Cr…

coù tính deûo cao hôn kim loaïi coù maïng saùu phöông xeáp chaët nhö Mg, Ti.Nhöng trong nhieàu tröôøng hôïp kim loaïi coù maïng laäp phöông taâm maët coù tính deûo

cao hôn kim loaïi coù maïng laäp phöông taâm khoái vì maïng laäp phöông taâm maët coù maät ñoänguyeân töû cao hôn maïng laäp phöông taâm khoái .

Thí duï ñoái vôùi Fe khi ôû traïng thaùi austeânit (laäp phöông taâm maët) ñoä deûo cao hônFerit (laäp phöông taâm khoái ).

Thöïc nghieäm chöùng toû raèng chæ coù thaønh phaàn öùng suaát tieáp τ cuûa ngoaïi löïc ôû treânmaët vaø phöông tröôït môùi gaây ra tröôït, coøn thaønh phaàn öùng suaát phaùp khoâng coù taùc duïnggaây ra tröôït. Giaù trò cuûa öùng suaá t tieáp ñeå ñaït ñeán söï tröôït goïi laø öùng suaát tieáp tôùi haïn τth.

Giaù trò cuûa öùng suaát tieáp taùc duïng phuï thuoäc raát nhieàu ñeán söï ñònh höôùng cuûa maët tröôït vaøphöông taùc duïng cuûa ngoaïi löïc. Neáu goùc taùc duïng (goùc laäp bôûi phöông cuûa löïc taùc duïng vaøñöôøng phaùp tuyeán cuûa maët tröôït ) baèng 0 hay 90 thì duø löïc taùc duïng P lôùn bao nhieâu, giaùtrò cuûaτ vaãn baèng 0, söï tröôït seõ khoâng xaûy ra. Maët tröôït thuaän lôïi nhaát laø khi goùc taùc duïngbaèng 45 giaù trò τ laø lôùn nhaát.

x

z

y y

z

x

a) b)

Hình 2-5 Caùc maët vaø phöông tröôït cô baûn.a) Tinh theå laäp phöông taâm maët.b) Tinh theå laäp phöông taâm khoái.c) Tinh theå 6 phöông xeáp chaët.

c)

y

zx



- Song tinh: laø söï vöøa tröôït vöøa quay cuûa moät phaàn tinh theå ñeán vò trí môùi ñoái xöùngvôùi phaàn coøn laïi qua moät maët phaúng nhaát ñònh goïi laø maët song tinh (hình 2-4b)

Song tinh thöôøng gaëp khi bieán daïng deûo baèng hình thöùc tröôït gaëp khoù khaên (nhöbieán daïng vôùi toác ñoä lôùn hoaëc ôû nhieät ñoä thaáp hoaëc khi ñaët taûi troïng va ñaäp). Song tinh xaûyra ñoät ngoät chöù khoâng töø töø nhö quaù trình tröôït.

Bieán daïng deûo baèng song tinh coù ñoä bieán daïng dö beù, caàn coù öùng suaát lôùn hônkhi tröôït.

2. Bieán daïng deûo cuûa ña tinh theå:

Trong thöïc teá kim loaïi ñöôïc caáu taïo baèng ña tinh theå, ña tinh theå laø taäp hôïp cuûacaùc ñôn tinh. Bieán daïng cuûa ña tinh theå goàm 2 daïng:

- Bieán daïng trong noäi boä haït. Daïng naøy chuû yeáu goàm söï tröôït vaø song tinh. Trongña tinh caùc haït saép xeáp raát loän xoän. Söï tröôït xaûy ra tröôùc heát ôû tinh theå (haït) naøo coù maëttröôït vaø höôùng tröôït taïo vôùi höôùng cuûa ngoaïi löïc moät goùc 450 roài laàn löôït ñeán caùc maëtkhaùc. Trong ña tinh theå, caùc haït tham gia vaøo quaù trình tröôït (bieán daïng) khoâng ñoàng ñeàuvaø khoâng cuøng moät luùc, haït naøo coù vò trí thuaän tieän seõ bieán daïng tröôùc vôùi möùc ñoä bieán

daïng lôùn hôn, haït naøo coù vò trí baát tieän hôn seõ bieán daïng sau vôùi möùc ñoä bieán daïng nhoûhôn. Vò trí thuaän tieän hay khoâng thuaän tieän cuûa caùc haït phuï thuoäc vaøo soá löôïng caùc maëttröôït vaø höôùng tröôït cuûa tinh theå. Tinh theå naøo coù soá maët tröôït vaø höôùng tröôït lôùn seõ bieándaïng deã hôn vaø nhieàu hôn.

- Bieán daïng ôû vuøng tinh giôùi haït: Giöõa caùc vuøng laø vuøng tinh giôùi haït. Taïi ñaây coùchöùc nhieàu taïp chaát deã chaûy vaø maïng tinh theå bò roái loaïn. ÔÛ nhieät ñoä thöôøng vuøng naøy khoùxaûy ra söï tröôït vaø song tinh, nhöng ôû nhieät ñoä cao hôn 9500C vuøng tinh giôùi deã chaûy seõbieán daïng tröôùc. Do ñoù döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc caùc haït deã tröôït vaø quay töông ñoái vôùinhau taïo neân bieán daïng dö.

Nhö vaäy ôû nhieät ñoä thaáp bieán daïng cuûa ña tinh theå chuû yeáu xaûy ra trong noäi boä haït.Coøn ôû nhieät ñoä cao thì bieán daïng chuû yeáu laø söï tröôït vaø quay cuûa caùc haït.

1.3 Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng tôùi tính deûo vaø bieá n daïng deûo cuûa kim loaïi.1.3.1 Aûnh höôûng cuûa öùng suaát chính:

a.Caùc daïng öùng suaát chính vaø ñieàu kieän bieán daïng deûo:

ÖÙng suaát chính laø öùng suaát phaùp tuyeán () sinh ra beân trong vaät theå khi coù ngoaïilöïc taùc duïng. Coù 3 daïng öùng suaát chính: öùng suaá t ñöôøng (hình 2-6a), öùng suaát maët (hình 2-

6b) vaø öùng suaát khoái (hình 2-6c).ÖÙng suaát chính laøm cho vaät theå bieán daïng ñaøn hoài hoaëc bieán daïng phaù huûy vaø aûnh

höôûng quyeát ñònh ñeán öùng suaát tieáp ().

ÖÙng suaát tieáp () seõ gaây ra söï tröôït vaø song tinh laøm cho vaät theå bieán daïng deûo.ÖÙng suaát tieáp caøng lôùn thì bieán daïng deûo caøng nhieàu. ÖÙng suaát tieáp ñaït trò soá cöïc ñaïi max taïi caùc maët tinh theå laøm vôùi phöông cuûa löïc taùc duïng moät goùc baèng 45. Trò soá max naøyphuï thuoäc vaøo traïng thaùi öùng suaát chính vaø giaù trò cuûa chuùng



2

ch

22

1max

ch

Ñieàu kieän ñeå kim loaïi coù theå bieán daïng deûo ñöôïc theo Convenan (Phaùp –1872) laø:

max =

ch - Giôùi haïn chaûy.

Nhö vaäy, ñieàu kieän bieán daïng deûo ñoái vôùi caùc tröôøng hôïp traïng thaùi öùng suaát khaùcnhau seõ laø :

Traïng thaùi öùng suaát ñöôøng:

Traïng thaùi öùng suaát maët:

Traïng thaùi öùng suaát khoái:

b. AÛnh höôûng cuûa traïng thaùi öùng suaát chính ñoái vôùi tính deûo vaø bieán daïng deûocuûa kim loaïi.

Nhieàu thí nghieäm ñaõ chöùng toû raèng: “khi taùc ñoäng cuûa öùng suaát keùo caøng ít vaø öùngsuaát neùn caøng nhieàu thì tính deûo cuûa kim loaïi caøng cao, traïng thaùi öùng suaát keùo khoái laømcho kim loaïi keùm deûo hôn traïng thaùi öùng suaát keùo maët vaø ñöôøng. Traïng thaùi öùng suaát neùnkhoái laøm kim loaïi coù tính deûo cao hôn öùng suaát neùn maët vaø ñöôøng”.

Sô ñoà aûnh höôûng cuûa traïng thaùi öùng suaát ñeán tính deûo vaø bieán daïng deûo cuûa kimloaïi xeáp theo thöù töï tính deûo taêng daàn ñöôïc bieåu dieãn treân hình 2-7. Trong ñoù öùng suaátñöôøng coù 2 traïng thaùi (Ñ1 ; Ñ2 ), öùng suaát maët coù 3 traïng thaùi (M1, M2, M3) vaø öùng suaátkhoái coù 4 traïng thaùi (K1, K2, K3, K4).

22

21max

ch

22

31max

ch

Hình 2-6. Sô ñoà caùc traïng thaùi öùngsuaát chính.a) ÖÙng suaát ñöôøng b) ÖÙng suaát maëtc) ÖÙng suaát khoái.

K1 M1 Ñ1 K2 M2 K3 Ñ2 M3 K4

Hình 2-7 Sô ñoà traïng thaùi öùng suaát xeáp theo tính deûo taêng daàn.Theo chieàu tính deûo taêng daàn



Khi caùn, eùp, reøn vaø daäp theå tích traïng thaùi öùng suaát cuûa kim loaïi ñaëc tröng theo sôñoà K4, trong ñoù ôû taát caû moïi tröôøng hôïp öùng suaát neùn chính 1 laø lôùn nhaát, coøn öùng suaátneùn chính 2 vaø 3 nhoû hôn 1. ÖÙng suaát 1 ñöôïc taïo thaønh do duïng cuï taùc ñoäng leân kimloaïi. ÖÙng suaát 2 vaø 3 ñöôïc taïo thaønh do löïc ma saùt treân thaønh khuoân.

Khi daäp giaõn vaät coù vaønh roäng moãi phaàn rieâng chòu traïng thaùi öùng suaát khaùc nhau:Ñaùy cuûa vaät daäp chòu öùng suaát theo sô ñoà K3 thaønh beân theo sô ñoà M2, vaønh theo sô ñoà K2.

1.3.2 AÛnh höôûng cuûa öùng suaát dö :

ÖÙng suaát dö chính laø noäi löïc toàn taïi trong kim loaïi sau moät quaù trình gia coâng baátkyø. Söï toàn taïi öùng suaát dö beân trong vaät theå bieán daïng seõ laøm cho tính deûo cuûa vaät keùm ñi:ÖÙng suaát dö lôùn coù theå laøm cho vaät bieán daïng hoaëc phaù huûy. Thoâng thöôøng öùng suaát dötrong kim loaïi bao giôø cuõng ñöôïc caân baèng nghóa laø toång giaù trò öùng suaát keùo phaûi baèngtoång giaù trò öùng suaát neùn.

Khi vaät theå chòu öùng suaát do ngoaïi löïc taùc duïng (o ), neáu keå ñeán aûnh höôûng cuûaöùng suaát dö (d) thì toång öùng suaát () taùc duïng beân trong vaät theå seõ khaùc nhau:

- ÔÛ vuøng coù öùng suaát dö keùo thì:

= o + d - ÔÛ vuøng coù öùng suaát dö neùn thì:

= o - d

Do öùng suaát phaân boá khoâng ñoàng ñeàu nhö vaäy neân laøm cho caùc vuøng tinh theå seõbieán daïng khoâng ñeàu, khaû naêng bieán daïng seõ keùm ñi vaø chaát löôïng gia coâng khoâng ñoàngñeàu.

Do toàn taïi öùng suaát dö neân khaû naêng chòu löïc cuûa vaät seõ giaûm ñi, laøm cho vaät theåchoùng ñaït tôùi giôùi haïn beàn cho pheùp hôn.

Nhö vaäy öùng suaát dö laøm giaûm tính deûo, ñoä beàn, ñoä dai va chaïm vaø giaûm khaû naêngchòu ñöïng cuûa vaät theå.

Ngoaøi ra, neáu tröôùc khi gia coâng aùp löïc öùng suaát dö coù saün trong kim loaïi noùi chungcoù giaù trò caøng lôùn thì tính deûo caøng giaûm. Do ñoù, ñeå taêng khaû naêng bieán daïng cuõng nhö ñeåbaûo ñaûm öùng suaát dö coù giaù trò thaáp vaø phaân boá ñoàng ñeàu trong nhieàu tröôøng hôïp tröôùchoaëc sau khi gia coâng aùp löïc ngöôøi ta ñem uû kim loaïi (uû keát tinh laïi hoaëc uû hoaøn toaøn).

1.3.3 AÛnh höôûng cuûa thaønh phaàn hoùa hoïc vaø toå chöùc kim loaïi:

a. Aûnh höôûng cuûa thaønh phaàn hoùa hoïc.

Thaønh phaàn hoùa hoïc aûnh höôûng ñeán tính deûo vaø bieán daïng cuûa kim loaïi vaø hôïpkim.Thaønh phaàn hoùa hoïc hôïp kim quyeát ñònh bôûi nguyeân toá cô baûn, nguyeân toá hôïp kim

vaø taïp chaát.

- Nguyeân toá cô baûn: Nguyeân toá cô baûn taïo neân caùc toå chöùc cô sôû, do ñoù aûnh höôûngquyeát ñònh tôùi tính deûo vaø khaû naêng bieán daïng deûo cuûa kim loaïi vaø hôïp kim. Ví duï: Trong



theùp C, nguyeân toá cô baûn laø Fe vaø C, chuùng taïo neân hôïp chaát laø Fe 3C raát cöùng vaø gioøn.Neáu %C caøng taêng thì theùp caøng cöùng vaø gioøn, neáu %Fe caøng taêng thì theùp caøng meàm.

- Nguyeân toá hôïp kim: Khi hôïp kim hoùa, nguyeân toá hôïp kim coù theå taïo vôùi kim loaïicô sôû nhöõng lieân keát kim loaïi (caùc hôïp chaát hoùa hoïc, hôïp chaát ñieän töû…). Caùc lieân keát kimloaïi naøy thöôøng coù toå chöùc tinh theå phöùc taïp laøm cho kim loaïi vaø hôïp kim raát cöùng vaøgioøn. Caùc nguyeân toá hôïp kim coøn laøm xoâ leäch maïng, laøm caûn trôû quaù trình tröôït, laøm kimloaïi coù tính deûo thaáp. Thöôøng thì löôïng chöùa caùc nguyeân toá hôïp kim caøng nhieàu thì aûnh

höôûng tôùi ñoä cöùng, ñoä beàn cuûa kim loaïi caøng lôùn.- Nguyeân toá taïp chaát : Taïp chaát trong kim loaïi aûnh höôûng lôùn tôùi tính deûo cuûa noù.

Trong kim loaïi caøng nhieàu taïp chaát (nhaát laø caùc taïp chaát phi kim loaïi nhö S, P, O, N, H…)ñeàu laøm giaûm maïnh tính deûo cuûa kim loaïi. Taïp chaát deã chaûy thöôøng taäp trung ôû vuøng tinhgiôùi haït laøm roái loaïn maïng tinh theå taïi ñaáy, do ñoù laøm tính deûo kim loaïi keùm ñi. Ví duï:trong theùp, S keát hôïp vôùi Fe taïo thaønh Sunfua saét ( FeS). Cuøng tinh Fe + FeS coù nhieät ñoächaûy khoaûng 9500C, chuùng phaân boá ôû vuøng tinh giôùi haït laøm cho theùp deã bò bôû noùng. CoønP taïo vôùi Fe thaønh hôïp chaát FeP cuõng coù nhieät ñoä chaûy < 9500C, laøm xoâ leäch maïng tinhtheå neân laøm cho theùp bò bôû nguoäi.

b. Aûnh höôûng cuûa toå chöùc kim loaïi.Nhieät ñoä, thaønh phaàn hoùa hoïc caùc hôïp kim vaø toå chöùc kim loaïi coù lieân quan chaët

cheõ vôùi nhau vaø coù aûnh höôûng ñeán khaû naêng bieán daïng hay noùi ñôn giaûn hôn laø tính deûocuûa kim loaïi.

Ngoaøi ra, maät ñoä kim loaïi, kích thöôùc haït vôùi söï ñoàng ñeàu cuûa kích thöôùc haït cuõngcoù aûnh höôûng ñeán tính deûo cuûa kim loaïi.

Noùi chung neáu kim loaïi coù toå chöùc pha thuaàn tuùy laø dung dòch raén thì tính deûo baogiôø cuõng cao hôn kim loaïi coù toå chöùc laø hoãn hôïp cô hoïc nhaát laø trong ñoù coù 1 pha laø hôïp

chaát hoùa hoïc. Thí duï theùp ôû nhieät ñoä thöôøng neáu coù thaønh phaàn cacbon caøng cao, toå chöùclaø peùclit (goàm 2 pha ferit vaø xementit) thì coù tính deûo keùm hôn saét nguyeân chaát kyõ thuaätchæ coù moät pha ferit. Neáu nung theùp leân treân nhieät ñoä ñöôøng AC1 (> 727C) theùp töø traïngthaùi 2 pha chuyeån thaønh 1 pha Auxteânit laø dung dòch raén thuaàn tuùy neân tính deûo seõ cao hônhaún. Pha Auxteânit vaø pha ferit tuy ñeàu laø dung dòch raén, nhöng do maät ñoä khoái cuûaAuxteânit cao hôn ferit neân Auxteânit coù tính deûo cao hôn ferit.

Toå chöùc kim loaïi caøng nhieàu pha, maïng tinh theå caøng phöùc taïp tính deûo caøng keùm.Toå chöùc kim loaïi haït nhoû mòn vaø ñoàng ñeàu thì ñoä deûo taêng, ñoä beàn taêng.

1.3.4 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä:

a. Thöïc chaát: Khi nung noùng kim loaïi caùc nguyeân töû bò dao ñoäng nhieät. Dao ñoängnhieät laøm suy giaûm löïc lieân keát, do ñoù laøm taêng tính deûo cuûa kim loaïi, ñoàng thôøi dao ñoängnhieät coù khaû naêng ñöa caùc nguyeân töû töø traïng thaùi maát caân baèng veà traïng thaùi caân baèng, doñoù giaûm söï xoâ leäch maïng, khöû bieán cöùng vaø laøm taêng tính deûo cuûa kim loaïi…Khi nungnoùng, kim loaïi coù khaû naêng chuyeån töø pha naøy sang pha khaùc coù tính deûo cao hôn. Ví duï:Fe laø pha coù tính deûo thaáp, khi nung leân treân 7230C noù chuyeån thaønh Fe coù tính deûo cao



hôn.Kim loaïi sau khi bieán daïng deûo, thöôøng ôû traïng thaùi bieán cöùng, khaû naêng bieán daïng tieáptheo giaûm. Muoán bieán daïng tieáp tuïc phaûi laøm maát bieán cöùng, phuïc hoài tính deûo baèng caùchnung noùng kim loaïi leân moät nhieät ñoä nhaát ñònh. Phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä nung, söï phuïc hoàicaùc tính chaát ban ñaàu cuûa kim loaïi ñöôïc goïi laø quaù trình keát tinh laïi.

Caùc quaù trình chuyeån bieán trong kim loaïi khi nung noùng:

1. Quaù trình hoài phuïc: khi nung kim loaïi ñaõ qua bieán daïng nguoäi ñeán nhieät ñoä

khoâng cao laém T1 = (0,25 0,3)Tchaûy , nhôø dao ñoäng nhieät coù khaû naêng khöû boû ñöôïc moätphaàn öùng suaát dö vaø söï xoâ leäch maïng laøm taêng tính deûo kim loaïi, hieän töôïng ñoù goïi laø hoàiphuïc. Hoài phuïc laøm cho ñoä beàn kim loaïi giaûm, tính deûo taêng, tính choáng gæ taêng.

2. Quaù trình keát tinh laïi: Khi nung ñeán nhieät ñoä T2 = 0,4 Tchaûy beân trong kim loaïiseõ xaûy ra hai hieän töôïng:

- Xuaát hieän nhöõng trung taâm keát tinh coù maïng tinh theå hoaøn thieän, trung taâm naøylôùn leân vaø taïo thaønh kim loaïi coù maïng khoâng bò xoâ leäch.

- Tuï taäp nhöõng haït nhoû beù vaø khoâng ñeàu thaønh nhöõng haït lôùn hôn vaø ñeàu nhau hôn.

Hai quaù trình ñoù laø quaù trình keát tinh laïi laàn 1 vaø 2.

Khi nhieät ñoä nung noùng ñaït ñeán nhieät ñoä keát tinh laïi, quaù trình sinh maàm vaø phaùttrieån maàm xaûy ra töông töï nhö quaù trình keát tinh, nhöng ôû traïng thaùi raén, neân ñöôïc goïi laøquaù trình keát tinh laïi.

Nhieät ñoä keát tinh laïi (TKTL ) laø nhieät ñoä taïi ñoù xaûy ra quaù trình taïo maàm vaø maàmbaét ñaàu lôùn leân ôû trong kim loaïi bò bieán daïng deûo vôùi löôïng ñaùng keå, nhieät ñoä naøy coù theåtính theo coâng thöùc kinh nghieäm sau :

TKTL =k Tchaûy

Trong ñoù: Tchaûy = nhieät ñoä noùng chaûy cuûa kim loaïik = heä soá phuï thuoäc ñoä saïch cuûa kim loaïi vaø möùc ñoä bieán daïng deûo.

Vôùi: Kim loaïi nguyeân chaát kyõ thuaät k = 0,4

Nhieät ñoä keát tinh laïi ñöôïc tính: TKTL = 0,4 Tchaûy (TKTL: nhieät ñoä keát tinh laïi; Tchaûy: nhieät ñoä noùng chaûy tính theo 0K)

Thôøi kyø ñaàu cuûa giai ñoaïn naøy caùc maàm ñöôïc taïo thaønh ôû nhöõng ñöôøng taäp trungnaêng löôïng lôùn, thöôøng laø ôû nhöõng vuøng taäp trung caùc sai leäch maïng nhö bieân giôùi haït,maët tröôït. Do ñoù, möùc ñoä bieán daïng caøng lôùn soá maàm sinh ra caøng nhieàu. Sau khi sinhmaàm, chuùng seõ lôùn leân cho ñeán khi tieáp xuùc nhau thì thôøi kyø naøy keát thuùc.

Söï taïo thaønh haït môùi cuûa thôøi kyø naøy laø quaù trình taïo nhöõng khu vöïc khoâng coù saileäch maïng trong kim loaïi. Caùc vuøng kim loaïi bò bieán daïng ñöôïc thay theá baèng caùc haït môùichính laø quaù trình trieät tieâu öùng suaát vaø phuïc hoài tính deûo. Do ñoù, thôøi kyø naøy laø thôøi kyø coùyù nghóa nhaát cuûa toaøn boä quaù trình keát tinh laïi. Thôøi kyø naøy coøn goïi laø thôøi kyø keát tinh laïilaàn thöù nhaát .



Thôøi kyø tieáp theo goïi laø thôøi kyø keát tinh laïi laàn thöù hai hay keát tinh laïi choïn loïc laøthôøi kyø caùc haït môùi vöøa taïo thaønh tieáp tuïc lôùn leân.

Söï lôùn leân cuûa caùc haït ôû ñaây xaûy ra baèng caùch caùc haït nhoû hoøa tan vaøo caùc haïtlôùn ñeå laøm toång dieän tích beà maët töông öùng vôùi traïng thaùi naêng löôïng beà maët thaáp hôn.

Söï phaùt trieån cuûa caùc giai ñoaïn naøy phuï thuoäc vaøo caùc ñieàu kieän sau:

- Nhieät ñoä cuûa giai ñoaïn naøy caøng cao hôn nhieät ñoä keát tinh laïi (TKTL ) vaø giöõthôøi gian caøng laâu thì haït caøng deã lôùn. Do ñoù, khi keát thuùc gia coâng aùp löïc khoâng neân ñeå

laâu ôû nhieät ñoä naøy.- Möùc ñoä bieán daïng sau khi keát tinh laïi caùc haït

ñöôïc taïo thaønh coù kích thöôùc cheânh leäch nhau caøngnhieàu, bieân giôùi haït caøng khoâng oån ñònh, coù xu höôùngdòch chuyeån veà phía haït nhoû, goïi laø hieän töôïng “ nuoáthaït “ ñeå taïo thaønh haït lôùn hôn. Neáu löôïng bieán daïngquaù beù (1-2%) toå chöùc kim loaïi haàu nhö khoâng thayñoåi. Khi löôïng bieán daïng ôû möùc ñoä khoaûng 2 8%, ñoächeânh leäch veà kích thöôùc haït sau khi keát tinh laïi raát

lôùn, hieän töôïng nuoát haït xaûy ra maõnh lieät laøm cho haïtnhaän ñöôïc raát lôùn. Löôïng bieán daïng nhö vaäy goïi laølöôïng bieán daïng tôùi haïn, ñöôïc chuù yù trong kyõ thuaät vaøtrong saûn xuaát, caàn traùnh bieán daïng vôùi löôïng bieándaïng tôùi haïn.

Khi löôïng bieán daïng caøng lôùn, ñoä cheânh leächkích thöôùc haït sau khi keát tinh laïi caøng nhoû, keát quaûseõ ñöôïc kim loaïi haït nhoû nhö treân hình 2-8.

Toùm laïi keát tinh laïi seõ giaûm khaû naêng choáng bieán daïng, ñoä beàn, ñoä cöùng cuûa kimloaïi giaûm, tính deûo taêng, phuïc hoài ñöôïc tính chaát cô lyù cuûa vaät lieäu, giaûm söï khoâng ñoàngnhaát veà thaønh phaàn hoùa hoïc, khöû boû öùng suaát dö vaø khöû boû caùc veát nöùt teá vi.

b.Caùc hình thöùc gia coâng kim loaïi baèng aùp löïc:

Caên cöù vaøo nhieät ñoä chia ra 2 hình thöùc gia coângsau:

1. Gia coâng noùng: Laø hình thöùc gia coâng aùp löïc thöïc hieän ôû nhieät ñoä lôùn hôn nhieätñoä keát tinh laïi.

Tg.c. noùng > TKTL [ thöïc teá Tg.c. noùng = (0,7 0.9)Tchaûy]

Trong thöïc teá khi gia coâng noùng, nhieät ñoä keát thuùc gia coâng bao giôø cuõng laáy caohôn nhieät ñoä keát tinh laïi lyù thuyeát moät ít ñeå quaù trình keát tinh laïi xaûy ra hoaøn toaøn.

Ví duï ôû baûng 1

Kim loaïi TKTL lyù thuyeát(c) TKTL thöïc teá (c) T reøn (c)

Theùp 450 600 700 1300 800

Hình 2-8.Söï phuï thuoäc cuûakích thöôùc haït cuûa saét vaøomöùc ñoä bieán daïng deûo (khiuû ôû nhieät ñoä keát tinh laïikhoâng ñoåi :750C )

tth



Ñoàng

Latoâng

Nhoâm

270

250

20

450 500

400 500

250 350

800 600

750 600

450 350

Gia coâng noùng coù caùc öu ñieåm sau:

- Do tính deûo luoân luoân ñöôïc phuïc hoài trong quaù trình bieán daïng neân coù theå bieándaïng kim loaïi vôùi löôïng lôùn trong moät laàn nung (coù theå lôùn hôn 1000%)

- Do kim loaïi ôû traïng thaùi deûo cao neân löïc gia coâng beù, deã gia coâng. Nhieàu kim loaïiôû nhieät ñoä thöôøng khoù gia coâng, chæ deã gia coâng ôû traïng thaùi noùng nhö Zn, W…

- Trong quaù trình gia coâng caùc veát nöùt, roã beân trong ñöôïc haøn laïi, maät ñoä kim loaïitaêng, do ñoù cô tính taêng.

- Gia coâng noùng coù keøm theo quaù trình hoài phuïc vaø keát tinh laïi neân sau khi giacoâng kim loaïi ñöôïc hoài phuïc tính deûo, khoâng bò bieán cöùng, phuïc hoài cô lyù hoùa tính. Sau khigia coâng noùng do tính deûo kim loaïi ñöôïc phuïc hoài, neân raát thuaän lôïi cho gia coâng caét goïttieáp tuïc.

Nhöôïc ñieåm cuûa gia coâng noùng laø:- Toán naêng löôïng ñeå nung noùng kim loaïi.

- ÔÛ traïng thaùi noùng khoù gia coâng nhöõng chi tieát nhoû vaø moûng (coù ñöôøng kính vaøchieàu daøy < 2 mm) vì deã chaùy hoûng. Khi nung ôû nhieät ñoä cao deã bò oâxy hoùa beà maët taïoneân lôùp vaûy oâxyùt laøm cho ñoä boùng, ñoä chính xaùc gia coâng thaáp, chaát löôïng lôùp beà maët vaätgia coâng keùm. Söï oâxy hoùa vaø nung bò chaùy beà maët kim loaïi laøm cho vaät gia coâng bò haohuït kích thöôùc. Sau khi gia coâng , kim loaïi co laïi neân ñoä chính xaùc veà kích thöôùc khoângcao. Ngoaøi ra khi gia coâng noùng theùp, lôùp caùc bon ôû beà maët ngoaøi deã bò chaùy hao vaøkhueách taùn ra beân ngoaøi, laøm cho thaønh phaàn C ôû lôùp ngoaøi giaûm ñi, ñoä beàn vaø ñoä cöùnglôùp maët ngoaøi cuûa sa ûn phaåm keùm ñi.

- Khi gia coâng ôû traïng thaùi noùng, neáu ngöøng gia coâng ôû nhieät ñoä cao, toác ñoä laømnguoäi vaät gia coâng quaù lôùn deã gaây bieán daïng, cong veânh hoaëc nöùt neû.

- Moät soá kim loaïi vaø hôïp kim coù tính doøn noùng khoù gia coâng ôû nhieät ñoä cao. Ví duï:Theùp coù chöùa nhieàu S bò doøn noùng, deã nöùt khi gia coâng noùng.

2. Gia coâng nguoäi:

Gia coâng nguoäi laø hình thöùc gia coâng aùp löïc ôû nhieät ñoä maø taïi ñoù khoâng xaûy ra quaùtrình keát tinh laïi.

Tg.c. nguoäi < TKTL

Sau khi bieán daïng nguoäi toå chöùc kim loaïi thöôøng coù daïng thôù, tính chaát kim loaïimang tính coù höôùng nghóa laø tính chaát khaùc nhau theo caùc höôùng khaùc nhau.

Phöông phaùp gia coâng nguoäi thöôøng duøng ñeå gia coâng caùc taám moûng, keùo daây, keùooáng.



A

A nong

k

ok

t

t t

Ñaëc ñieåm cuûa gia coâng nguoäi:- Gia coâng nguoäi ñaït ñoä chính xaùc, ñoä boùng vaø chaát löôïng beà maët cao hôn gia coâng

noùng.

- Gia coâng nguoäi kim loaïi khoâng bò oâxy hoùa, khoâng bò chaùy neân khoâng hao phí kimloaïi, vaät gia coâng khoâng bò hao huït kích thöôùc.

- Gia coâng theùp maët ngoaøi khoâng bò thoaùt caùcbon, toå chöùc deã bò vôõ vuïn, haït nhoûneân cô tính toát.

- Gia coâng nguoäi, kim loaïi deã bò bieán cöùng, tính deûo giaûm, trôû löïc bieán daïng taêngneân toán löïc vaø coâng bieán daïng. Neáu möùc ñoä bieán daïng caøng taêng thì bieán cöùng caøngnhieàu, tieáp tuïc gia coâng vaät gia coâng deã bi nöùt neû. Muoán phuïc hoài tính deûo caàn phaûi nungnoùng (caàn phaûi mang uû).

1.3.5 AÛnh höôûng cuûa toác ñoä bieán daïng:

Toác ñoä bieán daïng theå tích töông ñoái W laø löôïng bieán daïng cuûa moät ñôn vò theå tích

v

dvtrong moät ñôn vò thôøi gian dt, bieåu thò baèng coâng thöùc:

vdt dvw

Caàn phaân bieät toác ñoä bieán daïng vôùi toác ñoä cuûa haønh trình thieát bò. Ví duï: moät vaätdaøi 100 mm, moät vaät khaùc daøi 10 mm ñeàu ñöôïc keùo daøi treân maùy keùo coù toác ñoä cuûa haønhtrình maùy laø 10 mm/s nhöng toác ñoä bieán daïng cuûa vaät thöù nhaát laø 10%/s, cuûa vaät thöù hai laø100%/s.

Khi taùc duïng löïc, naêng löôïng sinh ra duøng cho bieán daïng deûo, bieán daïng ñaøn hoài vaøtoàn taïi ôû daïng öùng suaát dö v.v…

Naêng löôïng tieâu hao cho bieán daïng deûo phaàn lôùn chuyeån thaønh nhieät naêng toûa raxung quanh vaø ñöôïc bieåu thò baèng möùc ñoä toûa nhieät :

Trong ñoù: Anoùng - Coâng sinh ra do bieán daïng deûo

A - Coâng cuûa thieát bò cung caáp.Ñoái vôùi kim loaïi khaùc nhau khaùc nhau thöôøng ñaït töø 0,75 0,90. Nhieät löôïng naøy

laøm cho vaät coù nhieät ñoä luùc bieán daïng laø tk cao hôn nhieät ñoä ban ñaàu to. Hieäu öùng nhieät bieåu thò baèng coâng thöùc:

Toác ñoä bieán daïng caøng cao thì caøng lôùn, toác ñoä bieán daïng caøng thaáp thì do nhieätñoä truyeàn vaøo duïng cuï v.v…neân nhoû. AÛnh höôûng cuûa toác ñoä bieán daïng coù theå toùm taét nhösau:

1. Taêng toác ñoä bieán daïng seõ laøm giaûm tính deûo cuûa kim loaïi:



a. Neáu toác ñoä quaù trình bieán cöùng khi bieán daïng lôùn hôn toác ñoä quaù trình khöû bieáncöùng (töùc laø toác ñoä sinh bieán meàm). Ví duï: Khi gia coâng noùng, neáu toác ñoä bieán daïng taêngthì quaù trình keát tinh laïi khoâng ñuû thôøi gian thöïc hieän hoaøn toaøn, neáu toác ñoä bieán cöùng lôùnhôn toác ñoä keát tinh laïi ñeå khöû bieán cöùng laøm cho trôû löïc bieán daïng taêng vaø tính deûo giaûm.

b. Do taùc duïng cuûa hieäu öùng nhieät laøm cho kim loaïi ñaït ñeán nhieät ñoä coù tính deûothaáp. Ví duï: khi nung theùp ñeán nhieät ñoä reøn cao nhaát, neáu laøm bieán daïng vôùi toác ñoä bieándaïng lôùn seõ sinh ra nhieät nhieàu laøm theùp ñaït ñeán nhieät ñoä quaù nhieät laøm cho tính deûo

giaûm, gia coâng deã bò nöùt.2. Taêng toác ñoä bieán daïng seõ laøm taêng tính deûo cuûa kim loaïi:

a. Do taùc duïng cuûa hieäu öùng nhieät laøm cho kim loaïi coù toác ñoä khöû bieán cöùng (toácñoä bieán meàm) lôùn hôn toác ñoä bieán cöùng. Ví duï: Khi gia coâng nguoäi, neáu toác ñoä bieán daïngtaêng, nhieät sinh ra nhieàu thì seõ taïo ñieàu kieän cho söï hoài phuïc vaø keát tinh laïi thöïc hieän, laømcho trôû löïc bieán daïng giaûm, tính deûo taêng.

b. Do taùc duïng cuûa hieäu öùng nhieät laøm cho kim loaïi ñaït ñeán nhieät ñoä maø kim loaïicoù tính deûo cao. Ví duï : Latoâng (ñoàng thau) LCuZn41 nung tôùi nhieät ñoä 700C laø nhieät ñoä

maø noù coù tính deûo thaáp, töø 700 800C laø nhieät ñoä noù coù tính deûo cao. Neáu gia coâng ôû gaàn700C vôùi toác ñoä bieán daïng lôùn, quaù trình gia coâng seõ sinh ra nhieät laøm cho nhieät ñoä vaätgia coâng taêng leân vaø ñaït tôùi khoaûng 730 740C laø khoaûng nhieät ñoä maø LCuZn41 coù tínhdeûo cao, do ñoù taêng tính deûo cuûa kim loaïi.

1.4 AÛnh höôûng cuûa bieán daïng deûo ñeán toå chöùc vaø tính chaát cuûa kim loaïi:

1.4.1 AÛnh höôûng cuûa bieán daïng deûo tôùi toå chöùc vaø cô tính kim loaïi:

Bieán daïng deûo coù aûnh höôûng lôùn tôùi toå chöùc vaø cô tính kim loaïi. Tuøy thuoäc vaøonhieät ñoä, toác ñoä bieán daïng, traïng thaùi toå chöùc kim loaïi truôùc khi gia coâng maø sau khi gia

coâng toå chöùc vaø cô tính thu ñöôïc cuõng khaùc nhau:- Khi gia coâng nguoäi caùc haït bò vôõ naùt thaønh nhöõng haït nhoû hôn laøm cho ñoä haït

giaûm ñi vaø cô tính taêng leân. Khi gia coâng noùng neáu nhieät ñoä ngöøng bieán daïng caøng cao thìhaït caøng thoâ to do ñoù cô tính caøng keùm. Neáutoác ñoä bieán daïng vaø möùc ñoä bieán daïng caøngtaêng thì söï vôõ naùt cuûa caùc haït caøng nhieàu vaøñoä haït caøng giaûm do ñoù cô tính caøng cao. Ñoähaït tröôùc khi bieán daïng caøng nhoû vaø ñeàu thìsau khi gia coâng haït caøng nhoû vaø ñeàu do ñoùcô tính caøng cao.

- Toå chöùc kim loaïi vaät ñuùc coù daïngnhaùnh caây, haït khoâng ñeàu, coù nhieàu khuyeáttaät nhö xoáp co, roã khí, roã co, loõm co…nhôøbieán daïng deûo caùc khuyeát taät treân ñöôïc khöûboû, taêng ñoä mòn chaët cuûa kim loaïi laøm chocô tíng taêng leân.

Hình 2-9 Sô ñoà bieåu dieãn söïthay ñoåi daïng haït vaø cô tính.



- Bieán daïng deûo coù theå bieán toå chöùc haït thaønh toå chöùc thôù, coù theå taïo ñöôïc caùc loaïithôù uoán xoaén khaùc nhau laøm taêng cô tính cuûa saûn phaåm.

Toác ñoä bieán daïng cuõng coù aûnh höôûng lôùn tôùi cô tính saûn phaåm. Neáu toác ñoä bieándaïng caøng lôùn thì ñoä bieán cöùng caøng nhieàu, söï khoâng ñoàng ñeàu cuûa bieán cöùng caøngnghieâm troïng vaø söï phaân boá thôù caøng khoâng ñeàu ñaën do ñoù cô tính caøng keùm. Ví duï : reønkhuoân vaø daäp theå tích treân maùy eùp coù toác ñoä bieán daïng thaáp neân kim loaïi bieán daïng töø töø,thôù ñeàu ñaën hôn, kim loaïi bieán daïng trieät ñeå hôn do ñoù cô tính saûn phaåm cao hôn so vôùi

gia coâng treân maùy buùa.- Ñoái vôùi phoâi coù toå chöùc thôù (ví duï phoâi caùn, keùo sôïi…) nhôø bieán daïng deûo coù theå

caûi taïo laïi caùc thôù laøm cho cô tính saûn phaåm cao hôn. Ví duï: coù theå choàn ñeå taïo thôù gaápkhuùc, xoaén ñeå taïo thôù xoaén, uoán dòch tröôït ñeå taïo thôù uoán theo ñöôøng truïc cuûa chi tieát laømcho khaû naêng chòu löïc cuûa saûn phaåm taêng leân.

Toùm laïi sau bieán daïng deûo thöôøng xaûy ra hieän töôïng bieán cöùng laøm ñoä beàn, ñoä cöùngcuûa kim loaïi taêng leân vaø ngöôïc laïi ñoä deûo, ñoä dai giaûm xuoáng ( hình 2-9), giaûm khaû naêngchoáng maøi moøn, gaây khoù khaên cho quaù trình gia coâng caét goït. Maët khaùc, gia coâng aùp löïclaøm thay ñoåi toå chöùc ban ñaàu cuûa kim loaïi, bieán toå chöùc haït thaønh toå chöùc thôù hoaëc laøm

thay ñoåi höôùng thôù. Vì theá trong kyõ thuaät, khi thieát keá vaø gia coâng caàn taän duïng toå chöùcthôù ñeå laøm taêng khaû naêng chòu löïc cuûa chi tieát:

- Muoán taêng ñoä beàn thì khi chi tieát chòu keùo hoaëc neùn phaûi boá trí phöông cuûa löïctaùc duïng truøng vôùi phöông cuûa thôù.

- Neáu chi tieát chòu öùng suaát caét phaûi boá trí phöông cuûa löïc taùc duïng vuoâng goùc vôùiphöông cuûa thôù.

- Caàn chuù yù khoâng neân caét ñöùt thôù khi gia coâng maø neân uoán thôù theo ñöôøng baocuûa chi tieát ñeå taêng ñoä beàn vaø tieát kieäm vaät lieäu.

Ví duï: - Khi uoán chi tieát nhö hình 2-10a, ñoä beàn cao hôn haún chi tieát bò caét ñöùt thôùnhö hình 2-10b.

Hình 2-10 Thôù kim loaïi vaø phöông phaùp gia coâng saûn phaåm.a) Uoán thôù b; c) Caét ñöùt thôù d) Vuoát buloâng e) Choàn buloâng.



- Khi cheá taïo buloâng

Neáu duøng phöông phaùp caét goït töø theùp caùn (hình 2-10c) thì thôù kim loaïi bò caétngang, khi laøm vieäc muõ buloâng chòu öùng suaát tieáp doïc thôù do ñoù deã bò hoûng .

Neáu duøng caùch vuoát nhoû phaàn thaân buloâng thì moät phaàn thôù ôû muõ buloâng thaúnggoùc vôùi öùng suaát tieáp neân cô tính toát hôn (hình 2-10d).

Neáu duøng phöông phaùp choàn moät ñaàu töø theùp caùn coù ñöôøng kính baèng thaân buloâng

thì haàu heát thôù ôû ñaàu buloâng thaúng goùc vôùi öùng suaát tieáp do ñoù khaû naêng chòu löïc cuûabuloâng laø toát nhaát (hình 2-10e).

1.4.2 AÛnh höôûng cuûa bieán daïng deûo tôùi lyù tính kim loaïi:

Bieán daïng deûo laøm taêng ñieän trôû, giaûm tính daãn ñieän vaø laøm thay ñoåi töø tröôøngtrong kim loaïi.

- Tính daãn ñieän: Bieán daïng deûo taïo ra sai leäch trong maïng tinh theå laøm tính lieântuïc cuûa ñieän tröôøng trong tinh theå bò phaù vôõ do ñoù laøm ñieän trôû cuûa kim loaïi sau khi bieándaïng taêng leân. Ngoaøi ra, bieán daïng deûo cuõng laøm xoâ leäch vuøng tinh giôùi haït taêng leân taïo ranhöõng maøng chaén caûn trôû söï chuyeån ñoäng töï do cuûa ñieän töû, ñoù cuõng laø nguyeân nhaân laømtaêng ñieän trôû cuûa kim loaïi. ÔÛ ña soá caùc kim loaïi sau khi bieán daïng deûo ñieän trôû taêng 2 5%, caù bieät ñieän trôû cuûa vonfram laïi giaûm 30 50%.

-Tính daãn nhieät: Bieán daïng deûo laøm giaûm tính daãn nhieät, lyù do chuû yeáu cuõng dobieán daïng deûo laøm xoâ leäch maïng, laøm xoâ leäch vuøng tinh giôùi, laøm giaûm bieân ñoä dao ñoängnhieät cuûa caùc ñieän töû do ñoù giaûm khaû naêng daãn nhieät. Söï giaûm naøy khoâng lôùn laém, tuynhieân ôû caùc tröôøng hôïp caàn thieát cuõng phaûi tính ñeán ñeå tìm bieän phaùp khaéc phuïc.

-Töø tính: caùc sai leäch taïo ra khi bieán daïng deûo laøm thay ñoåi caùch boá trí töø tröôøngcô baûn trong kim loaïi do ñoù laøm thay ñoåi töø tính, ñoä thaám töø , ñoä töø giaûo vaø ñoä töø dö giaûm,

löïc khöû töø vaø dieän tích voøng töø treã taêng. Nhö vaäy, ñoái vôùi nhöõng theùp duøng cheá taïo namchaâm thì bieán daïng deûo coù taùc duïng toát, nhöng caùc theùp laøm loõi bieán theá, loõi daãn töø thìbieán daïng deûo coù aûnh höôûng xaáu.

1.4.3 AÛnh höôûng cuûa bieán daïng deûo tôùi hoùa tính:

Sau khi bieán daïng deûo naêng löôïng töï do cuûa kim loaïi taêng do ñoù hoaït tính hoùa hoïccuûa kim loaïi taêng leân. Ñieàu naøy coù theå thaáy roõ khi taåm thöïc hai maãu kim loaïi tröôùc vaø saukhi bieán daïng deûo, maãu sau khi bieán daïng deûo taåâm thöïc nhanh hôn.

1.5 Caùc ñònh luaät cô baûn aùp duïng khi gia coâng kim loaïi baèng aùp löïc :

1.5.1 Ñònh luaät bieán daïng ñaøn hoài toàn taïi ñoàng thôøi vôùi bieán daïng deûo: Ñònh luaät naøy phaùt bieåu nhö sau: “Khi bieán daïng deûo kim loaïi, ñoàng thôøi vôùi bieán

daïng deûo coù xaûy ra bieán daïng ñaøn hoài. Quan heä giöõa löïc vaø bieán daïng khi bieán daïng ñaønhoài tuaân theo ñònh luaät HUC”.



Vì coù bieán daïng ñaøn hoài khi bieán daïng deûo neân kích thöôùc cuûa chi tieát sau khi giacoâng khaùc vôùi kích thöôùc cuûa noù khi ñang gia coâng. Ví duï: goùc uoán cuûa chi tieát khaùc vôùigoùc khi ñang uoán ( töùc laø khaùc vôùi goùc cuûa khuoân uoán).

Caên cöù vaøo ñònh luaät naøy khi thieát keá vaät reøn, daäp vaø khuoân caàn chuù yù löôïng bieándaïng dö do bieán daïng ñaøn hoài gaây neân.

1.5.2 Ñònh luaät öùng suaát dö :

“ Beân trong baát cöù kim loaïi bieán daïng deûo naøo cuõng ñeàu sinh ra öùng suaát dö caânbaèng nhau”.

Do söï bieán daïng khoâng ñeàu treân toaøn theå tích kim loaïi, do söï phaân boá nhieätkhoâng ñeàu, do thaønh phaàn toå chöùc kim loaïi khoâng ñeàu neân sau khi gia coâng trong kim loaïicoøn toàn taïi öùng suaát dö, trong ñoù öùng suaát dö loaïi 1 ( laø öùng suaát ñöôïc caân baèng treân toaøntheå tích vaät theå) laø quan troïng nhaát. Neáu sau khi gia coâng öùng suaát dö loaïi 1 ñöôïc caân baèngtrong toaøn theå tích thì vaät seõ giöõ nguyeân hình daùng vaø kích thöôùc sau khi gia coâng, neáukhoâng caân baèng, sau moät thôøi gian daøi ngaén khaùc nhau vaät seõ töï bieán daïng ñeå phaân boá laïiöùng suaát. Söï töï bieán daïng nhö vaäy laø ñieàu khoâng mong muoán trong saûn xuaát.

Nhö vaäy öùng suaát dö naøy toàn taïi beân trong vaät theå sau khi bieán daïng laøm giaûm tínhdeûo, giaûm ñoä beàn vaø ñoä dai va chaïm, laøm cho vaät theå coù theå bieán daïng hoaëc bò phaù huûy.

1.5.3 Ñònh luaät theå tích khoâng ñoåi:

“Theå tích cuûa vaät theå tröôùc khi bieán daïng baèng theå tích vaät theå sau khi bieân daïng”.

Treân thöïc teá theå tích cuûa vaät theå khi bieán daïng deûo coù thay ñoåi nhöng giaù tròkhoâng ñaùng keå, coù theå boû qua.

Ñònh luaät naøy coù yù nghóa lôùn trong thöïc tieãn, noù cho ta bieát bieán daïng theo caùcphöông khi coù ngoaïi löïc taùc duïng.

Chaúng haïn xeùt moät vaät theå bieán daïng, giaû thieát kích thöôùc vaät theå tröôùc khi bieándaïng laø l0, b0, h0; kích thöôùc vaät theå sau khi bieán daïng laø l1, b1, h1. Theo ñieàu kieän theå tíchkhoâng ñoåi thì:

l0. b0. h0 = l1. b1. h1 (1)

Kyù hieäu: 1

0

1ln l

l ; 2

0

1ln b

b ; 3

0

1ln h

h

Töø (2) ta coù 1 + 2 + 3 = 0 (3)

1; 2 ; 3 goïi laø caùc öùng bieán chính (caùc bieán daïng thaúng).Phöông trình 1 + 2 + 3 = 0 goïi laø phöông trình ñieàu kieän theå tích khoâng ñoåi. Töø phöôngtrình treân ta coù theå ruùt ra caùc keát luaän sau:

)2(0lnlnln0

1

0

1

0

1 h

h

b

b

l

l



a.Khi toàn taïi caû 3 öùng bieán chính thì daáu cuûa moät öùng bieán phaûi traùi daáu vôùi hai öùngbieán kia vaø trò soá baèng toång 2 öùng bieán kia.

Ví duï: Khi choàn moät thoûi kim loaïi thì chieàu cao giaûm ñi, chieàu daøi vaø chieàu roängtaêng leân. Löôïng giaûm theå tích theo chieàu cao seõ baèng toång löôïng taêng theå tích theo chieàudaøi vaø chieàu roäng.

Khi aáy: 10

1

h

h; 1

0

1

l

l ; 1

0

1

b

b

Do ñoù: 3 < 0 ; 1 > 0 ; 2 > 0

Ta coù: 1 + 2 = -3

Töø ñaây: 13

2

3

1

Neáu bieát 40,03

1

thì 60,0

3

2

, ñieàu naøy coù nghóa laø: sau khi bieán daïng coù 40%

kim loaïi chuyeån ra theo chieàu daøi vaø 60% chuyeån ra theo chieàu roäng.

b. Khi coù moät öùng bieán chính baèng 0 thì hai öùng bieán kia coøn laïi phaûi ngöôïc daáu nhau vaø coù trò soá tuyeät ñoái baèng nhau.

Ví duï: Khi choàn neáu haïn cheá ñeå khoâng coù daõn daøi, töùc laø 1 =0 thì 2 = -3. Ñieàunaøy coù nghóa laø löôïng giaûm theå tích theo chieàucao baèng löôïng taêng theå tích theo chieàu roäng.

1.5.4 Ñònh luaät trôû löïc beù nhaát:

“Trong quaù trình bieán daïng, caùc chaátñieåm cuûa vaät theå seõ di chuyeån theo phöông naøo

coù trôû löïc beù nhaát”. Ñöôøng ñi cuûa caùc chaát ñieåm xaùc ñònh

theo nguyeân taéc: höôùng di chuyeån cuûa moät ñieåmbaát kyø naøo treân maët phaúng thaúng goùc vôùi phöôngcuûa löïc taùc duïng seõ theo höôùng thaúng goùc vôùichu vi cuûa maët phaúng aáy. Löôïng bieán daïng seõnhieàu nhaát theo höôùng coù nhieàu ñieåm di chuyeån.

Ví duï: EÙp moät khoái kim loaïi laêng truï coù tieát dieän chöõ nhaät. Hình 2-11 chæ sô ñoàhöôùng dòch chuyeån cuûa caùc chaát ñieåm trong maët phaúng thaúng goùc vôùi löïc taùc duïng. Tuaântheo ñònh luaät naøy, tieát dieän vaät theå chuyeån daàn sang hình troøn ñeå cuoái cuøng noù coù chu vibeù nhaát. Vì theá ñònh luaät naøy coøn goïi laø “ ñònh luaät chu vi beù nhaát ”.

y

x b

Hình 2-11 Sô ñoà di chuyeån cuûacaùc chaát ñieåm.

a



Chöông 2

NUNG NOÙNG KIM LOAÏI ÑEÅ GIA COÂNG AÙP LÖÏC2.1 Muïc ñích cuûa nung noùng:

Ñoái vôùi moät soá kim loaïi khi gia coâng noùng caàn phaûi nung noùng leân nhieät ñoä cao,muïc ñích cuûa nung noùng kim loaïi laø laøm taêng tính deûo, giaûm khaû naêng choáng bieán daïng

cuûa chuùng ñeå coù theå bieán daïng vôùi löôïng lôùn vaø cuõng do ñoù giaûm ñöôïc löïc bieán daïng caànthieát.

Kim loaïi khi nung noùng ñoä beàn giaûm raát nhanh vaø ñoä deûo (ñoä daõn daøi) taêng leân.Thí duï moät soá theùp ôû baûng 2

Baûng 2

C15 C35 C45 20Cr 60 Si2b

(KG/mm2)

%

20oC1000 oC

20 oC1000 oC

442,8

3351

574,9

2650

605,1

2363

585,8

2670

1023,4

1786

Giaûi thích: - Kim loaïi khi nung leân nhieät ñoä caøng cao thì dao ñoäng nhieät caøng lôùn,laøm giaûm caùc löïc lieân keát giöõa caùc nguyeân töû, taïo ñieàu kieän cho quaù trình tröôït vaø songtinh thöïc hieän deã daøng hôn.

- Maët khaùc khi nung leân nhieät ñoä cao, kim loaïi vaø hôïp kim coù khaû naêngchuyeån bieán töø pha naøy sang pha khaùc coù tính deûo cao hôn, do vaäy laøm cho khaû naêng bieán

daïng deã hôn. Ví duï: Khi nung theùp leân treân 7230C coù söï chuyeån bieán töø toå chöùc pherit,peclit… sang toå chöùc auxteânit coù tính deûo cao hôn.

Choïn cheá ñoä nung noùng hôïp lyù seõ naâng cao chaát löôïng gia coâng, giaûm hao phí kimloaïi, giaûm hao moøn duïng cuï, thieát bò, giaûm nheï söùc lao ñoäng, naâng cao naêng suaát vaø haï giaùthaønh saûn phaåm.

2.2 Nhöõng hieän töôïng xaûy ra khi nung:

Khi nung noùng theùp ôû nhieät ñoä cao, seõ xaûy ra caùc hieän töôïng oxy hoùa, thoaùtcaùcbon, quaù nhieät v.v… coù aûnh höôûng ñeán khoái löôïng vaø chaát löôïng cuûa kim loaïi. Chuùng ta

caàn bieát ñöôïc nguyeân nhaân ñeå coù bieän phaùp khaéc phuïc.2.2.1 OÂxy hoùa:

Khi nung kim loaïi trong loø, ôû nhieät ñoä cao lôùp kim loaïi beà maët deã keát hôïp vôùi oâxytrong khoâng khí taïo neân lôùp vaûy oâxyùt baùm treân beà maët vaä t nung, hieän töôïng ñoù goïi laø oâxyhoùa.



Hieän töôïng oâxy hoùa gaây ra sai huït kích thöôùc vaät nung gaây hao phí kim loaïi, giaûmchaát löôïng beà maët chi tieát, gaây khoù khaên cho quaù trình gia coâng vaø gaây hao moøn duïng cuï.Hieän töôïng hao phí kim loaïi do oâxy hoùa thoâng thöôøng coù theå ñaït tôùi 2 3,5%, vaät lôùn 4 6%. Ví duï: Theùp döôùi 500oC hieän töôïng oâxy hoùa xaûy ra treân beà maët theùp khoâng ñaùng keå.Nhöng khi nung treân 500oC, nhaát laø treân 1000oC söï taïo thaønh caùc vaåy oâxyt FeO treân theùpxaûy ra raát maõnh lieät, laøm cho khoái löôïng kim loaïi ñöôïc nung noùng hao huït daàn. Toác ñoä oâxyhoùa phuï thuoäc nhieät ñoä nung vaø thaønh phaàn khí cuûa moâi tröôøng nung noùng xung quanh vaät

nung.Nhieät ñoä caøng cao toác ñoä oâxy hoùa caøng maïnh. Trong khoâng khí caøng nhieàu O2, hôi

nöôùc, khí CO2, SO2 toác ñoä oâxy hoùa caøng maïnh. Nhöng ngöôïc laïi neáu trong khoâng khí tyû leäcaùc khí CH4, CO caøng nhieàu, toác ñoä oâxy hoùa giaûm.

Do ñoù, ñeå giaûm löôïng hao huït kim loaïi do oâxy hoùa, thôøi gian nung noùng phaûi caøngngaén caøng toát. Cho theâm ít than cuûi xung quanh vaät nung ñeå taïo theâm CO cuõng laøm giaûmñöôïc hieän töôïng oâxy hoùa. Khi khoâng theå khaéc phuïc ñöôïc hieän töôïng oâxy hoùa thì phaûi coängtheâm khoái löôïng kim loaïi bò chaùy hao vaøo khoái löôïng cuûa phoâi.

2.2.2 Thoaùt caùcbon:

Laø hieän töôïng maát moät phaàn caùcbon ôû lôùp maët ngoaøi cuûa theùp. Hieän töôïng naøythöôøng ñi keøm theo hieän töôïng oxy hoùa. Nguyeân nhaân laø do trong moâi tröôøng nung noùngxunh quanh vaät nung chöùa nhieàu caùc khí O2, CO2, hôi nöôùc, H2. Taïo neân caùc phaûn öùng maátcaùcbon cuûa Fe3C ôû trong theùp.

2Fe3C + O2 = 6Fe + 2CO

Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO

Fe3C + H2O = 3Fe + CO + H2

Fe3C + 2H2 = 3Fe + CH4

Hieän töôïng thoaùt cacbon khoâng laøm giaûm kích thöôùc cuûa phoâi theùp nhöng laøm choñoä cöùng vaø ñoä beàn beà maët theùp giaûm nhaát laø giôùi haïn moûi giaûm maïnh. Nhöng neáu sau khinung, quaù trình gia coâng aùp löïc tieáp theo laøm giaûm chieàu daøy lôùp thoaùt caùcbon thì taùc haïicuûa noù cuõng seõ trôû thaønh khoâng ñaùng keå.

2.2.3 Nöùt:

Khi nung kim loaïi do söï nung noùng giöõa caùc boä phaän khoâng ñeàu vì keát caáu phoâikhoâng hôïp lyù, hoaëc toác ñoä nung khoâng hôïp lyù laøm phaùt sinh beân trong vaät nung öùng suaát

nhieät. ÖÙng suaát nhieät neáu lôùn hôn coù theå laøm cho beà maët hoaëc beân trong vaät nung bò nöùtneû.

- Ñoái vôùi theùp thöôøng xaûy ra khi nhieät ñoä nung döôùi 8000C vì ôû khu vöïc naøy theùpcoù tính deûo thaáp, truyeàn nhieät keùm.

- Ñoái vôùi theùp cacbon vaø caùc kim loaïi deûo thì khi nung noùng ít khi bò nöùt duø nungvôùi toác ñoä baát kyø. Nhöng vôùi caùc theùp cacbon cao, theùp hôïp kim cao, do coù toác ñoä truyeàn



nhieät keùm, tính deûo keùm, neáu nung noùng vôùi toác ñoä nhanh hoaëc nung noùng khoâng ñeàu, coùtheå xaûy ra nöùt. Do ñoù, vôùi caùc theùp naøy caàn giaûm toác ñoä nung thôøi gian ñaàu.

2.2.4 Quaù nhieät:

Quaù nhieät laø hieän töôïng nung kim loaïi leân gaàn nhieät ñoä ñöôøng ñaëc, khi aáy caùc haïtkim loaïi bò lôùn leân moät caùch ñoät ngoät laøm cho tính deûo giaûm, kim loaïi raát bò bôû khi giacoâng deã gaây neân nöùt neû khi gia coâng vaø giaûm ñoä deûo dai cuûa kim loaïi khi laøm vieäc saunaøy.

Ñoái vôùi theùp C nhieät ñoä quaù nhieät vaøo khoaûng:

to quaù nhieät > to ñöôøng ñaëc – 150oC

Ñeå khaéc phuïc hieän töôïng naøy, neáu sau khi nung coù gia coâng aùp löïc tieáp theo thìphaûi taùc duïng löïc nheï cho ñeán khi nhieät ñoä theùp giaûm ñeán vuøng coù tính deûo cao môùi taêngtoác ñoä bieán daïng. Neáu sau khi nung khoâng gia coâng aùp löïc tieáp theo thì phaûi ñem uû hoaøntoaøn ñeå laøm nhoû haït.

2.2.5 Chaùy:

Chaùy laø hieän töôïng nung kim loaïi leân treân nhieät ñoä quaù nhieät (gaàn ñöôøng ñaëc), vaätnung bò phaù huûy vuøng tinh giôùi giöõa caùc haït. Thöïc teá laø ñaõ coù moät boä phaän ôû bieân giôùi haïtbò chaûy loûng vaø phaùt ra nhieàu hoa löûa.

Ñaây laø hieän töôïng khoâng khaéc phuïc ñöôïc. Vaät chaùy phaûi caét boû,hoaëc ñöa vaøo loønaáu laïi.

2.3 Cheá ñoä nung kim loaïi: Moãi loaïi vaät lieäu kim loaïi coù moät cheá ñoä nung rieâng bao goàm nhieät ñoä baét ñaàu gia

coâng vaø nhieät ñoä caàn keát thuùc gia coâng, toác ñoä nung, thôøi gian nung, thôøi gian giöõ nhieät…

2.3.1 Choïn khoaûng nhieät ñoä gia coâng aùp löïc:Choïn khoaûng nhieät ñoä gia coâng aùp löïc töùc laø xaùc ñònh giôùi haïn nhieät ñoä nung cao

nhaát ñaûm baûo cho tính deûo kim loaïi toát nhaát ñeå coù theå gia coâng ñöôïc vaø nhieät ñoä thaáp nhaátcho pheùp coøn gia coâng ñöôïc maø döôùi nhieät ñoä ñoù caàn phaûi keát thuùc gia coâng.

Choïn khoaûng nhieät ñoä gia coâng hôïp lyù coù yù nghóa kinh teá kyõ thuaät raát lôùn. Khoaûngnhieät ñoä caøng lôùn thì thôøi gian gia coâng caøng laâu vaø möùc ñoä bieán daïng caøng lôùn.

Choïn khoaûng nhieät ñoä gia coâng caàn ñaûm baûo kim loaïi deûo nhaát, ñaûm baûo chaátlöôïng vaät nung, kim loaïi bieán daïng toát nhaát vaø hao phí ít nhaát.

Ví duï: Xaùc ñònh nhieät ñoä gia coâng cho töøng maùc theùp khaùc nhau coù nhieàu phöôngphaùp: döïa vaøo giaõn ñoà traïng thaùi saét - cacbon, tính theo coâng thöùc kinh nghieäm hoaëc thamkhaûo caùc soå tay kyõ thuaät reøn daäp.

Kim loaïi ñöôïc gia coâng trong moät giôùi haïn nhieät ñoä nhaát ñònh:

- Giôùi haïn treân ñöôïc goïi laø nhieät ñoä nung hay nhieät ñoä baét ñaàu gia coâng, kyù hieäuto

bñ.



tobñ = to

ñaëc – ( 150 200oC)

toñaëc laø nhieät ñoä baét ñaàu chaûy (ñöôøng ñaëc).

- Giôùi haïn döôùi goïi laø nhieät ñoä keát thuùc gia coâng, kyù hieäu tokt.

+ Theùp tröôùc cuøng tích: tokt = to

A3 + (20 40oC)

+ Theùp sau cuøng tích: tokt = to

A1 + (40 50oC)

toA3 – laø nhieät ñoä theùp tröôùc cuøng tích chuyeån hoaøn toaøn thaønh auxteânit.

toA1 – laø nhieät ñoä Peclit chuyeån hoaøn toaøn thaønh auxteânit.Hình 2-12 giôùi thieäu khoaûng nhieät ñoä ñeå gia coâng noùng theùp cacbon: theo lyù thuyeát

(hình a), theo kinh nghieäm thöïc tieãn (hình b).

Chuù yù: Trong saûn xuaát ngöôøi ta xaùc ñònh nhieät ñoä nung theo baûng vaø troâng maøu sa écvaät nung maø ñoaùn nhieät ñoä ñeå nung theo kinh nghieäm.Ví duï: Nhieät ñoä baét ñaàu gia coângtheùp coù maøu vaøng rôm. Gaàn ñeán nhieät ñoä chaùy theùp coù maøu saùng traéng. Nhieät ñoä keát thuùcgia coâng theùp coù maøu tím hoa caø. Trong caùc soå tay tra cöùu reøn daäp cuõng ñaõ cho saün caùckhoaûng nhieät ñoä gia coâng naøy. Ví duï: ôû baûng 3

Baûng 3Theùp Nhieät ñoä gia coâng(oC)

Theùp Nhieät ñoä giacoâng (oC)

CT34, CT38CT42, CT51, CT61C10, C15, C20C40, C45, C50

1280 7501200 8001280 7501200 800

40Cr, 45Cr, 50CrCD70, CD80, CD110Theùp gioù50CrNiW, 50CrNiMo

1200 8001160 7501200 9001200 850

%C

o

C

1,70,8

723

910

1539

1147

13501001500C

30500CA3

A1

Am

2,14a)

Vuønggiacoângaùp löïc

Vuøng chaùy vaø quaù nhieät

Vuøng bieán cöùng

800

1350

1100

o

C

%C1,1 2,140,8

b)Hình 2-12 Khoaûng nhieät ñoä vuøng gia coâng aùp löïc ñoái vôùi theùp cacbon.

a) Nhieät ñoä nung lyù thuyeát. b) Nhieät ñoä nung thöïc teá.

Nhieät ñoä baétñaàu gia coâng

Nhieät ñoä keátthuùc gia coâng



2.3.2 Thôøi gian nung vaø giöõ nhieät:

a. Thôøi gian nung: Thôøi gian nung nhoû nhaát cho pheùp caên cöù vaøo tính daãn nhieätcuûa kim loaïi, kích thöôùc cuûa phoâi, söï saép xeáp phoâi nung trong loø vaø hieäu soá nhieät ñoä giöõatöôøng loø vaø kim loaïi luùc cho vaøo.

Thôøi gian nung coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm sau :

Trong ñoù: T - Thôøi gian nung (giôø).D - Ñöôøng kính hoaëc caïnh ngaén cuûa phoâi (m). - Heä soá xeáp phoâi, xaùc ñònh theo hình 2-13

Vò trí xeáp phoâi trong loø Heä soá xeápphoâi

Vò trí xeáp phoâi trong loø Heä soá xeápphoâi

Hình 2.13 Heä soá saép xeáp phoâi khi nung noùng. - Heä soá ñoä daøi töông ñoái, phuï thuoäc vaøo tyû leä chieàu daøi phoâi L vaø ñöôøng kính

phoâi D, xaùc ñònh theo baûng 4 sau:Baûng 4

L / D 3 2 1,5 1

1 0,98 0,92 0,71

D D K T ....

1

1

2

1,4

1,3

1

1,4

4

2,2

2

1,8



K - Heä soá nguyeân vaät lieäu:Ñoái vôùi theùp cacbon coù %C < 0,4% K =10Theùp cacbon coù %C > 0,4% vaø theùp hôïp kim thaáp K = 12,5Theùp hôïp kim cao K = 20

b. Thôøi gian giöõ nhieät: Laø thôøi gian giöõ phoâi trong loø khi ñaõ ñaït ñöôïc nhieät ñoänung.

Khi phoâi ñaõ ñaït ñöôïc nhieät ñoä nung caàn coù moät thôøi gian giöõ nhieät ñeå nhieät ñoä vaätnung maët ngoaøi vaø beân trong ñoàng ñeàu.

Thôøi gian giöõ nhieät trong loø phuï thuoäc vaøo vaät lieäu nung, kích thöôùc phoâi vaø thôøigian nung. Ñoái vôùi theùp C thôøi gian giöõ nhieät baèng 2030% thôøi gian nung; Theùp hôïp kimthôøi gian giöõ nhieät baèng 150%.

2.3.3 Toác ñoä nung:

Toác ñoä nung aûnh höôûng ñeán naêng suaát vaø chaát löôïng nung. Noùi chung khi nungngöôøi ta coá gaéng nung phoâi vôùi toác ñoä cao nhaát ñeå giaûm hao phí kim loaïi do chaùy vaøoâxyhoùa, giaûm söï phaùt trieån ñoä haït do ñoù taêng tính deûo vaø taêng naêng suaát nung. Nhöng khi

toác ñoä nung lôùn thì söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa maët ngoaøi vaø beân trong phoâi lôùn, gaây öùngsuaát nhieät lôùn laøm phoâi deã nöùt.

Toác ñoä nung kim loaïi phuï thuoäc vaøo söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa loø vaø phoâi, phuïthuoäc kích thöôùc phoâi vaø caùch saép xeáp phoâi trong loø, heä soá daãn nhieät cuûa vaät nung.

Coù hai giai ñoaïn ñeå xaùc ñònh toác ñoä nung:

1. Giai ñoaïn nhieät ñoä thaáp:

Khi môùi cho phoâi vaøo loø, do söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa phoâi vaø loø lôùn, kim loaïi coùtính deûo thaáp. Giai ñoaïn naøy lôùp beà maët phoâi ñöôïc nung noùng nhanh, söï cheânh leäch nhieät

ñoä giöõa lôùp trong vaø lôùp ngoaøi cuûa phoâi lôùn, vì vaäy lôùp beà maët thöôøng bò giaõn nôû nhieätnhieàu hôn do ñoù hay xuaát hieän nhöõng veát nöùt teá vi. Ñoái vôùt theùp hôïp kim cao, theùp caùcboncao neáu nung khoâng ñuùng kyõ thuaät, giai ñoaïn naøy coù theå gaây ra nhöõng veát nöùt lôùn laøm chophoâi bò coi laø pheá phaåm.

Toác ñoä nung giai ñoaïn naøy neân nung chaäm, goïi laø toác ñoä nung cho pheùp.

2. Giai ñoaïn nhieät ñoä cao ( ñoái vôùi theùp töø 850oC ñeán nhieät ñoä baét ñaàu gia coâng):

Khi nhieät ñoä vaät nung treân 850oC thì khaû naêng oâxy hoùa taïo thaønh vaåy reøn taêng, khaûnaêng thoaùt C cuûa theùp taêng. ÔÛ giai ñoaïn naøy tính deûo cuûa kim loaïi taêng. Vì vaäy giai ñoaïn

naøy caàn nung vôùi toác ñoä cao ñeå taêng naêng suaát, giaûm söï oâxy hoùa, söï chaùy, giaûm söï thoaùt Cvaø söï lôùn leân cuûa haït, giaûm hao phí nhieân lieäu.

Toác ñoä nung giai ñoaïn naøy neân nung nhanh, goïi laø toác ñoä nung kyõ thuaät.

2.4 Thieát bò nung:

Trong ngaønh gia coâng aùp löïc, coù theå söû duïng nhieàu loaïi loø nung khaùc nhau, phaân loaïitheo caùc phöông phaùp sau:



Phaân loaïi theo keát caáu loø coù: Loø chu kyø vaø loø lieân tuïc.

Loø chu kyø laø loø ñöôïc nung phoâi theo töøng ñôït. Thöôøng chæ coù moät buoàng nung, moät vuøngnhieät ñoä, moät cöûa vöøa cho chi tieát vaøo ñoàng thôøi cuõng laáy ra theo cöûa naøy.

Loø lieân tuïc laø loø coù buoàng nung daøi, coù theå coù nhieàu vuøng nhieät ñoä khaùc nhau. Chi tieátlieân tuïc cho vaøo moät cöûa naøy, di chuyeån daàn ñeán cöûa khaùc vaø ñöôïc laáy ra ôû cöûa thöù hai.

Phaân loaïi theo daïng naêng löôïng coù:

- Loø nhieân lieäu raén: loø ñoát baèngthan cuûi loaïi than ñaù.

- Loø nhieân lieäu loûng: loø ñoát baèngdaàu : daàu D.O hoaëc daàu F.O.

- Loø nhieân lieäu khí : Khí loø cao,khí loø coác, khí thieân nhieân (khí daàumoû).

- Loø ñieän: Goàm loø ñieän trôû vaø loø

ñieän caûm öùng trung taàn .2.4.1 Loø phaûn xaï (loø buoàng):

Loaïi loø naøy ñöôïc duøng nhieàuñeå nung phoâi eùp, reøn, daäp.

Ñaëc ñieåm: coù buoàng nung kín,nhieät ñoä khoâng ñeàu, khoáng cheá ñöôïcnhieät ñoä nung thoâng qua heä thoáng nhieät keá khoáng cheá töï ñoäng hoaëc khoâng töï ñoäng, phoâikhoâng tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi nhieân lieäu neân chaùy hao ít hôn. Coù theå duøng caùc daïng naêng

löôïng khaùc nhau : than ñaù, daàu, khí, ñieän trôû.- Loø phaûn xaï nhieân lieäu raén coù maët caét nhö hình 2-14.Loø goàm coù buoàng ñoát nhieân lieäu than ñaù 1 vaø buoàng nung chöùa chi tieát nung 2. Khí

chaùy seõ theo raõnh 5 qua buoàng 6 vaøthoaùt qua oáng khoùi 7 ra ngoaøi. Thaønhchaén 3 ñeå ngaên caùch buoàng 2 vaø buoàngñoát nhieân lieäu. Söï ñieàu chænh nhieät ñoäloø baèng caùch ñieàu chænh löôïng nhieânlieäu vaø löôïng gioù.

2.4.2 Loø ñieän: Duøng naênglöôïng ñieän nung noùng phoâi ñeå gia coângaùp löïc coù nhieàu daïng khaùc nhau: nungbaèng ñieän trôû, nung baèng ñieän caûmöùng hoaëc nung baèng ñieän tröïc tieáp quachi tieát nung.

Loø ñieän trôû coù keát caáu gaàn

Hình 2-14 Loø phaûn xaï duøng nhieân lieäu raén.

6

Hình 2-15 Loø ñieän trôû.



gioáng loø buoàng ñoát baèng nhieân lieäu khí nhöng goïn nheï hôn vì khoâng coù oáng khoùi.Loø thöôøng coù daïng hình hoäp chöõ nhaät nhö treân hình 2-15.

Töôøng loø xaây baèng gaïch samoát. Ñaùy loø baèng theùp chòu noùng ñuùc. Ñieän trôû ñöôïc boá trí haibeân töôøng loø, hoaëc caû döôùi ñaùy loø. Neáu loø nung yeâu caàu nhieät ñoä khoâng quaù 1000oC ñieäntrôû thöôøng duøng laø daây Croâm-Niken loaïi Cr20Ni80Ti.

Neáu yeâu caàu nung ôû nhieät ñoä treân 1000oC (nung theùp) ñieän trôû thöôøng duøng laø ca ùcthanh Cacborun (SiC), ñaët ñöùng ôû hai thaønh beân cuûa loø. Loø coù öu ñieåm laø khoáng cheá nhieät

ñoä deã daøng chính xaùc (sai soá 5oC) ,chaát löôïng vaät nung cao, ít bò chaùy vaø oâxy hoùa neângiaûm löôïng hao phí kim loaïi, thôøi gian nung nhanh.

Trong tröôøng hôïp nung caùc chi tieát nhoû vaø saûn xuaát haøng loaït lôùn ngöôøi ta thöôøngnung kim loaïi baèng loø ñieän caûm öùng. Vì yeâu caàu nhieät ñoä cuûa phoâi nung phaûi ñoàng ñeàu töømaët ñeán taâm cuûa phoâi nghóa laø phaûi nung thaáu, do ñoù taàn soá cuûa loø nung ñöôïc giôùi haïn töø1 5 KHz (taàn soá trung bình). Treân hình 2-16 trình baøy sô ñoà nung chi tieát hình caàu qua loø

caûm öùng . Phoâi 1 ñöôïc ñaët treân maët tröôït 2, nhôø heä thoáng piston thuûy löïc 3 töï ñoäng ñaåyphoâi theo chu kyø vaøo voøng caûm öùng 5.Caùc voøng caûm öùng bao quanh buoàng loø coù lôùp caùch ñieän. Phoâi ñöôïc giöõ baèng töïa 9. Khi dichuyeån heát chieàu daøi cuûa voøng caûm öùng, chi tieát ñöôïc nung thaáu theo cöûa 6 vaø maùng 7 rangoaøi, chuyeån ñeán maùy gia coâng aùp löïc. Ñeå traùnh oxy hoùa beà maët vaät nung, ngöôøi ta coùtheå cho moät luoàng khí baûo veä ñi qua buoàng nung (nhö nitô, acgoâng).

2.5 Laøm nguoäi sau khi gia coââng:Sau khi gia coâng neáu cheá ñoä laøm nguoäi khoâng hôïp lyù, seõ laøm cho saûn phaåm bò cong

veânh, nöùt neû. Laøm nguoäi baèng caùch sau khi reøn, xeáp thaønh ñoáng trong loø coù chöùa voâi boät

hoaëc trong loø coù nhieät ñoä thaáp hôn nhieät ñoä reøn, hoaëc ñeå trong hoá coù caùt khoâ, hoaëc ñaëttrong khoâng khí phuû caùc “aùo” baûo veä baèng amiaêng muïc ñích ñeå laøm nguoäi chaäm.

Hình 2-16 Loø caûm öùng.4



Chöông 3

Caùn vaø keùo kim loaïi.

3.1 Caùn kim loaïi:

3.1.1 Thöïc chaát cuûa quaù trình caùn:

Caùn laø moät trong 3 khaâu chuû yeáu cuûa caùc nhaø maùy luyeän kim: (luyeän theùp

ñuùc thoûi caùn ).Caùn laø quaù trình bieán daïng kim loaïi qua khe hôû cuûa caùc truïc caùn quay ngöôïc chieàunhau ñeå taïo neân quaù trình caùn baèng löïc ma saùt.

Hình 2-17 giôùi thieäu sô ñoà nguyeân lyù cuûa quaù trình caùn ( caùn baèng hai truïc, ba truïc,moät loã hình vaø nhieàu loã hình).

Ñaëc ñieåm:

- Saûn phaåm caùn coù ñoä chính xaùc vaø ñoä nhaün beà maët cao.

- Naêng suaát cao, deã cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa.

- Caùn khoâng nhöõng thay ñoåi hình daùng kích thöôùc phoâi maø coøn naâng cao chaát löôïngkim loaïi vì trong quaù trình caùn caùc roã xoáp, roã khí trong thoûi caùn ñöôïc haøn laïi, maät ñoä kimloaïi taêng leân, haït nhoû mòn.

- Caùn coù theå thöïc hieän ôû traïng thaùi caùn noùng hoaëc caùn nguoäi. Caùn noùng coù öu ñieåm:deã bieán daïng do kim loaïi coù tính deûo cao, naêng suaá t cao, löïc caùn nhoû. Nhöng chaát löôïngbeà maët keùm vì coù toàn taïi vaåy saét treân maët phoâi khi nung. Do ño,ù caùn noùng thöôøng duøng ñeåcaùn thoâ, caùn taám daøy, ca ùn theùp hôïp kim.

Hình 2-17 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa quaù trình caùn.



1

1

F

F

l

l o

o

Caùn nguoäi khaéc phuïc caùc khuyeát ñieåm cuûa caùn noùng: beà maët nhaün boùng, kíchthöôùc chính xaùc nhöng naêng suaát thaáp, löïc bieán daïng lôùn, khuoân choùng moøn neân chæ duøngñeå caùn tinh, caùn theùp moûng, caùn kim loaïi meàm deûo.

- Coù theå keát hôïp quaù trình ñuùc- caùn ñeå taêng löôïng saûn phaåm caùn vaø giaûm chi phísaûn xuaát.

Khi caùn duøng caùc thoâng soá sau ñeå bieåu thò:

- Heä soá keùo daøi laø tyû soá chieàu daøi phoâi sau khi caùn vaø tröôùc khi caùn hoaëc tyû soágiöõa tieát dieän tröôùc vaø sau khi caùn.

Heä soá naøy thöôøng baèng 1 2 tuøy theo vaät lieäu, chieàu daøy phoâi, nhieät ñoä caùn, toácñoä caùn vaø caùc ñieàu kieän khaùc.

- Löôïng eùp tuyeät ñoáiΔh laø hieäu soá giöõa chieàu cao phoâi tröôùc vaø sau khi caùn.

Δh = (ho – h1) (mm)

- Soá laàn caùn:

Trong ñoù:

n laø soá laàn caùn (laáy quytroøn, khoâng laáy soá thaäp phaân).

Fo laø dieän tích phoâi banñaàu (mm2).

Fn laø dieän tích cuûûa saûnphaåm (mm2).

tb laø heä soá keùo daøi trung bình cuûa töøng loaïi loã hình (tra baûng ví duï theùp troøn coù tieátdieän troøn, vuoâng, deït…tröôùc caùn tinh tb=1,101,30; Caùn tinh tb=1,131,15).

Treân hình 2-18, vuøng ABB’A’ goïi laø vuøng bieán daïng. Cung AB maø truïc caùn tieápxuùc vôùi phoâi goïi laø cung aên, goùc töông öùng goïi laø goùc aên .

Quan heä giöõa löôïng eùp vaø goùc aên bieåu thò nhö sau:

Δh = D(1 - cos)

Trong ñoù: D laø ñöôøng kính cuûa truïc caùn.

- Söï thay ñoåi chieàu daøi tröôùc vaø sau khi caùn goïi laø löôïng giaõn daøi:

ΔL = l1 – lo

- Söï thay ñoåi chieàu roäng tröôùc vaø sau khi caùn goïi laø löôïng giaõn roäng:

Δb = b1 – bo

tb

no F F n

lg

lglg

Hình 2-18 Sô ñoà quaù trình caùn.



Ñieàu kieän ñeå kim loaïi coù theå caùn ñöôïc goïi laø ñieàu kieän caùn vaøo.

Khi kim loaïi tieáp xuùc vôùi truïc caùn taïi ñieåm A vaø A’, moãi phía cuûa truïc ca ùn taùc duïngleân vaät caùn hai löïc: Phaûn löïc N vaø löïc ma saùt T.Neáu heä soá ma saùt giöõa truïc caùn vaø phoâi laøf thì:

T = N.f vì f = tg ( laø goùc ma saùt) neânT = N .tg

Treân hình 2-18, löïc N vaø löïc T coù theå chia thaønh 2 thaønh phaàn: naèm ngang vaø

thaúng ñöùng:Thaønh phaàn naèm ngang:

Nx = N.sin Tx = T.cos = N.f.cos = N.tg.cos

Thaønh phaàn thaúng ñöùng:Ny = N.cos Ty = T.sin

Thaønh phaàn löïc thaúng ñöùng Ny vaø Ty coù taùc duïng laøm bieán daïng kim loaïi (giaûmchieàu cao, taêng chieàu roäng vaø chieàu daøi phoâi caùn). Coøn thaønh phaàn naèm ngang Nx coù taùc

duïng keùo phoâi caùn ra, Tx coù taùc duïng ñaåy vaøo loã hình. Do ñoùù ñeå coù theå caùn ñöôïc, thaønhphaàn löïc naèm ngang phaûi thoûa maõn ñieàu kieän:Tx > Nx hay N.tg.cos > N.sin

tg > tg Hoaëc >

Nghóa laø goùc ma saùt phaûi lôùn hôn goùc aên Khi phoâi caùn vaøo vuøng bieán daïng thì goùc aên seõ nhoû daàn, ñeán khi phoâi caùn ñaõ

hoaøn toaøn vaøo trong hai truïc caùn goùc aên chæ coøn baèng /2. Ñieàu naøy chöùng toû khi ñaõ caùnthaønh thì goùc ma saùt chæ caàn lôùn hôn /2 cuõng ñuû ñeå quaù trình caùn tieáp tuïc ñöôïc. Hieäntöôïng naøy goïi laø ma saùt thöøa.

Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän caùn vaøo, ñoàng thôøi söû duïng ma saùt thöøa khi caùn thaønh,ngöôøi ta thöïc hieän caùc bieän phaùp sau:

Taêng heä soá ma saùt baèng caùch khoeùt caùc raõnh, haøn veát treân truïc caùn (duøng khi caùnthoâ); tìm caùch giaûm nhieät ñoä ôû ñaàu phoâi ñeå taêng heä soá ma saùt; boâi caùc chaát taêng ma saùt.Ñeå nhanh choùng taïo ñieàu kieän caùn thaønh, ngöôøi ta taêng toác ñoä ban ñaàu cuûa phoâi caùn, laømcho ñaàu phoâi caùn nhoû laïi (reøn) tröôùc khi cho vaøo truïc caùn. Thay ñoåi ñoä hôû giöõa hai truïc caùntrong quaù trình caùn nghóa laø luùc ñaàu cho ñoä hôû lôùn taïo ñieàu kieän caùn vaøo deã daøng ( nhoû),sau ñoù giaûm daàn ñeán ñoä hôû caàn thieát.

3.1.2 Phaân loaïi caùc phöông phaùp caùn:- Caên cöù vaøo nhieät ñoä nung cuûa phoâi ta coù caùn noùng vaø caùn nguoäi.

- Theo chieàu quay cuûa truïc caùn vaø phöông truïc caùn coù caùc phöông phaùp caùn giôùithieäu treân hình 2-19:

Caùn ngang: Hai truïc caùn song song vaø quay cuøng chieàu, ngöôïc vôùi chieàu quay cuûaphoâi (hình 2-19a).



Caùn doïc: Hai truïc caùn song song vaø quay ngöôïc chieàu nhau, ñöôøng kính truïc caùnbaèng nhau hoaëc khoâng baèng nhau (hình 2-19b).

Caùn nghieâng: Hai truïc caùn quay cuøng chieàu, nhöng truïc cuûa chuùng nghieâng vôùinhau moät goùc ñeå taïo neân löïc ñaåy doïc (hình 2-19c).

3.1.3 Caùc saûn phaåm caùn:

Hình 2-20 giôùi thieäu saûn phaåm caùn. Vaät lieäu kim loaïi caùn thöôøng goàm theùp cacbon thaápvaø trung bình, theùp hôïp kim deûo, hôïp kim maøu… goàm 4 loaïi:

1.Theùp taám: Coù 3 nhoùm.- Taám moûng: Coù chieàu daøy töø 0,2 mm ñeán 3,75 mm, roäng töø 600 mm ñeán 2200

mm.- Taám daøy: Coù chieàu daøy töø 4 mm ñeán 60mm hoaëc lôùn hôn, roäng töø 600mm ñeán

5000 mm, daøi töø 4000 mm ñeán 12000 mm.- Theùp daûi: Theùp daûi daøi coù chieàu roäng töø 200 mm ñeán 1500 mm, daøi töø 4000mm

ñeán 60000 mm, daøy töø 0,2 mm ñeán 2 mm.

2. Theùp oáng: Chia laøm hai nhoùm.- Theùp oáng khoâng coù moái haøn:Theùp caùn töø phoâi thoûi theo coâng ngheä ñaëc bieät tröïc tieáp thaønh oáng (maùy caùn oáng

lieân tuïc) coù ñöôøng kính ngoaøi töø 5mm ñeán 426 mm hoaëc lôùn hôn, chieàu daøy thaønh oáng töø

Hình 2-20 Saûn phaåm caùn.

Hình 2-19 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa caùc phöông phaùp caùn kim loaïi.a) Caùn ngang b) Caùn doïc c) Caùn nghieâng.

a) b) c)



0,5 mm ñeán 40 mm. Nhöõng oáng moûng, ñöôøng kính nhoû coù theå duøng phöông phaùp caùnnguoäi.

- Theùp oáng coù moái haøn: Cheá taïo baèng phöông phaùp cuoán theùp taám (hoaëc theùp daûi) moûng thaønh oáng, sau khi

cuoán seõ haøn baèng haøn ñieän hoaëc haøn khí… Moái haøn xoaén oác coù ñoä beàn, ñoä cöùng cao hônmoái haøn ñöôøng thaúng. Loaïi oáng naøy coù ñöôøng kính ngoaøi ñeán 720 mm hoaëc lôùn hôn, chieàudaøy thaønh oáng ñeán 14mm

3. Theùp hình:

- Theùp thanh: caùn töø phoâi theùp thoûi thaønh caùc thanh coù tieát dieän ñôn giaûn khaùc nhaunhö troøn, luïc giaùc, baùt giaùc, vuoâng, chöõ nhaät, tam giaùc v.v…vôùi caùc kích thöôùc tieát dieänkhaùc nhau, sau ñoù caét thaønh töøng thanh daøi 4000 mm, 6000 mm, 8000 mm hoaëc 12000mm.

- Saûn phaåm coù tieát dieän phöùc taïp hình chöõ T, U, L, V, I theùp ñöôøng ray vaø nhieàuhình phöùc taïp khaùc, coù chieàu daøi 4000, 6000, 8000 mm vôùi kích thöôùc tieát dieän khaùc nhau.

4. Caùc daïng saûn phaåm ñaëc bieät: nhö bi, ren, baùnh xe troøn…

Saûn phaåm caùn coù theå ñem duøng ngay ( ñöôøng ray, ren buloâng, oáng…) nhieàu loaïiphaûi qua böôùc gia coâng tieáp ( reøn daäp, haøn hoaëc gia coâng caét goït…).

3.1.4 Thieát bò caùn:

a. Caùc boä phaän chuû yeáu cuûa maùy caùn:

Hình 2.21 trình baøy caùc boä phaän chuû yeáu cuûa maùy caùn

- Giaù caùn: Laø boä phaän chuû yeáu cuûa maùy caùn, treân giaù caùn laép truïc caùn, coù heä thoángñieàu chænh khoaûng caùch caùc truïc caùn.

- Truïc caùn: Truïc caùn goàm thaân truïc caùn (1) vaø coå truïc (2) vaø ñaàu chöõ thaäp (3) nhötreân hình 2-22. Truïc caùn coù theå laø truïc phaúng ( hình 2-22a) duøng ñeå caùn theùp taám, theùpdaûi, coù theå laø truïc baäc ñeå caùn theùp deït, coù theå laø truïc caùn coù raõnh (moät raõnh hay nhieàu

Hình 2-21 Sô ñoà maùy caùn.

1.Truïc caùn 2. Truïc truyeàn 3. Hoäp baùnh raêng chöõ V 4. Ly hôïp

5.Hoäp giaûm toác 6. Baùnh ñaø 7. Ly hôïp 8.Ñoäng cô ñieän.

6



raõnh), khi hai truïc caùn aên khôùp taïo neân caùc loã hình töø ñôn giaûn ñeán phöùc taïp (hình 2-22b)ñeå caùn theùp hình.

Caùn noùng: truïc caùn laøm baèng gang caàu hoaëc gang deûo; Theùp 45 nhieät luyeän coù ñoäcöùng HRC = 4550; Theùp hôïp kim chòu noùng thaáp vaø trung bình nhö Cr15;CrWMn…

Caùn nguoäi: truïc caùn phaûi laøm töø theùphôïp kim nhö 40CrNi…, nhieät luyeän toát coù HRC= 5662; coù ñoä boùng cao Rz töø 1,63,2m.

Coå truïc caùn laø phaàn ñeå laép leân hoäptruïc caùn. Ñaàu chöõ thaäp laø choã ñeå noái truïc caùnvôùi boä phaän truyeàn daãn.

- Hoäp giaûm toác laø boä phaän giaûm toác ñoäquay khi chuyeån ñoäng töø ñoäng cô ñeán truïc caùn.

- Hoäp baùnh raêng chöõ V: Laø boä phaännhaän chuyeån ñoäng töø hoäp giaûm toác qua caùcbaùnh raêng chöõ V ñeå phaân phoái cho caùc truïc

caùn. Baùnh raêng chöõ V coù taùc duïng trieät tieâulöïc chieàu truïc vaø löïc tröôït giöõa hai truïc caùn,baûo ñaûm vaät caùn ñi thaúng sau khi qua loã hình.

3.2 Keùo daây:

3.2.1 Thöïc chaát cuûa quaù trình keùo daây kim loaïi:

Keùo daây laø phöông phaùp laøm bieán daïng deûo kim loaïi qua loã hình cuûa khuoân keùodöôùi taùc duïng cuûa löïc keùo laøm cho tieát dieän cuûa phoâi giaûm, chieàu daøi taêng ( hình 2-23).Phoâi daïng daây, oáng ,thanh. Khuoân keùo laø thieát bò chính ñeå keùo kim loaïi. Hình daùng tieát

dieän khuoân keùo quyeát ñònh hình daùng tieát dieän saûn phaåm.

Keùo daây coù theå tieán haønh ôû traïng thaùi noùng hoaëc traïng thaùi nguoäi.

Keùo nguoäi, kim loaïi bieán daïng khoù neân phaûi duøng löïc keùo lôùn, naêng suaát thaápnhöng cô tính cao do sau khi keùo kim loaïi ñöôïc hoùa beàn, ñoä boùng beà maët cao, ñoä chính xaùcveà kích thöôùc cao. Ñoä chính xaùc coù theå ñaït caáp 2 – 4, ñoä boùng ñaït RZ 3,2 RZ 1,6. Thöôøngkeùo nhöõng kim loaïi coù ñoä deûo cao nhö theùp C thaáp, ñoàng, vaøng…Phaûi duøng chaát boâi trôn,choïn phuï thuoäc vaøo vaät lieäu phoâi, toác ñoä keùo vaø löïc keùo nhö daàu thöïc vaät, daàu hoûa, nöôùcxaø boâng, boät phaán chì, môõ ñoäng vaät…

Keùo noùng, kim loaïi bieán daïng deã, naêng suaát cao nhöng cô tính, ñoä boùng vaø ñoächính xaùc cuûa saûn phaåm keùm hôn keùo nguoäi.

Keùo daây coù theå taïo sa ûn phaåm coù tieát dieän troøn hoaëc ña giaùc, nhöng thöôøng ngöôøi tachæ taïo tieát dieän troøn ñaëc (keùo daây) vaø tieát dieän hình vaønh khaên (keùo oáng). Saûn phaåm theùpcoù tieát dieän troøn thöïc hieän treân maùy caùn lôùn chæ ñaït ñeán ñöôøng kính 8 mm, treân maùy caùnnhoû 6 mm, muoán nhoû hôn phaûi qua keùo daây, thöôøng laø keùo nguoäi. Sau moãi laàn keùo kim

Hình 2-22 Truïc caùn.a) Truïc caùn phaúng. b) truïc caùn theùp

a)

b)



)cot1(1

1

g f pd

d K O

loaïi bò bieán cöùng moät phaàn. Do ñoù, sau vaøi laàn keùo phaûi ñem uû keát tinh laïi ñeå phuïc hoàitính deûo môùi keùo tieáp ñöôïc.

Keùo oáng theùp hoaëc kim loaïi maøu laøm cho ñöôøng kính ngoaøi, ñöôøng kính trong vaøchieàu daøy cuûa thaønh oáng ñeàu giaûm. Keùo oáng coøn duøng ñeå gia coâng tinh beà maët caùc oángcaùn coù moái haøn.

Tuøy thuoäc tính deûo cuûa kim loaïi, hình daïng loã khuoân, moãi laàn keùo tieát dieän coù theågiaûm xuoáng 15 35%. Tyû leä giöõa ñöôøng kính tröôùc vaø sau khi keùo goïi laø heä soá keùo daøi K.Heä soá keùo daøi coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc:

Trong ñoù:do, d1- ñöôøng kính daây tröôùc vaø sau khi keùo (mm) - Giôùi haïn beàn cuûa kim loaïi (N/mm2)p - AÙp löïc cuûa khuoân keùo eùp leân kim loaïi (N/mm2). - Goùc nghieâng cuûa loã khuoân.f - Heä soá ma saùt.

Keùo coù theå thöïc hieän qua moät khuoân hoaëc nhieàu khuoân tuøy thuoäc ñöôøng kính phoâiban ñaàu do vaø ñöôøng kính cuoái cuøng cuûa saûn phaåm dn . Soá laàn keùo n phaûi tính sao cho moãilaàn keùo daøi khoâng ñöôïc vöôït quaù heä soá keùo daøi cho pheùp.

a) b)

c)Hình 2-23 Sô ñoà keùo vaø tieát dieän sa ûn phaåm keùo.

a) Sô ñoà keùo daây b) Tieát dieän saûn phaåm keùo c) Caùc phöông phaùp keùo oáng.b) 1. Phoâi 2.Saûn phaåm 3. Khuoân keùo 4. Loøng khuoân 5. giaù keùo.



)cot1(lg..1

1 g f F

F F P o

Töø ñöôøng kính ban ñaàu do ñeán ñöôøng kính cuoái cuøng dn phaûi keùo qua caùc khuoân keùotrung gian thì:

Löïc keùo daây phaûi ñaûm baûo ñuû lôùn ñeå cho kimloaïi bieán daïng vaø thaéng löïc ma saùt giöõa kim loaïi vaøkhuoân, nhöng löïc keùo naøy phaûi thoûa maõn ñieàu kieän :ÖÙng suaát taïi tieát dieän ñaõ ra khoûi khuoân phaûi nhoû hôngiôùi haïn beàn cho pheùp cuûa vaät lieäu, neáu khoâng seõ laøm

ñöùt daây kim loaïi khi ra khoûi khuoân keùo.

Löïc keùo daây coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc sau :

(N)

Trong ñoù: - Giôùi haïn beàn cuûa kim loaïi laáy baèng trò soá trung bìnhgiôùi haïn beàn cuûa vaät lieäu tröôùc vaø sau khi keùo (N/mm 2).Fo, F1 - Tieát dieän kim loaïi tröôùc vaø sau khi keùo (mm2)f - Heä soá ma saùt giöõa vaät lieäu vaø khuoân.

3.2.2 Duïng cuï vaø thieát bò keùo:

a. Khuoân keùo:

Goàm khuoân keùo I vaø giaù ñôõ khuoân II (hình 2-24)

Giaù ñôõ khuoân cheá taïo baèng theùp cacbon thoâng thöôøng vaø baét chaët vaøo maùy keùo.Khuoân keùo I cheá taïo baèng theùp duïng cuï thuoäc nhoùm theùp khuoân daäp nguoäi nhö

CD80, CD120 , 120Cr12, 120Cr12Mo, 30CrMnSiA, hôïp kim cöùng BK8 hoaëc baèng kimcöông.

Loã khuoân cheá taïo goàm caùc phaàn cô baûn sau:- Vuøng 1: Vuøng boâi trôn coù hình noùn goùc 90o ñeå kim loaïi vaøo vaø chöùa chaát boâi trôn.- Vuøng 2: Vuøng bieán daïng coù goùc nghieâng 2. Khi keùo daây goùc = 10o 12o. Tuøy

thuoäc töøng kim loaïi keùo, chieàu daøi l2 > d cuûa daây kim loaïi.- Vuøng 3: Vuøng ñònh kính laø hình truï ñeå tinh chænh laïi ñöôøng kính daây coù chieàu daøi

l3 = 1 / 2 d.- Vuøng 4: Vuøng ra coù goùc 60o ñeå daây thoaùt khoûi khuoân deã daøng, khoâng bò xöôùc.

Hình 2-24 Khuoân keùo.

1.

Vuøng boâi trôn2. Vuøng bieán daïng ( ) 3. Vuøng ñònh kính4. Vuøng ra.

k

d d 0

1

d n lg

nd d k n lglglg 0

n

n

d

d k 0

2

012

k

d

k

d d

n

nn

k

d

k

d d 01



b. Maùy keùo daây: Caên cöù vaøo phöông phaùp keùo coù theå chia laøm hai loaïi: Maùy keùothaúng daïng xích (ñeå keùo ra thanh, oáng thaúng) vaø maùy keùo coù daïng tang troáng (ñeå cuoän saûn

phaåm daây).Maùy keùo thaúng duøng khi keùo caùc daây hoaëc oáng coù ñöôøng kính lôùn khoâng cuoän

ñöôïc (d = 6 10 mm hoaëc lôùn hôn). Löïc keùo cuûa maùy töø 0,2 ñeán 75 taán, toác ñoä keùo15 45 m/ph. Tuøy keát caáu cuûa maùy coù theå keùo moät hoaëc nhieàu saûn phaåm cuøng moät luùc.Treân hình 2-24 laø sô ñoà maùy keùo coù daïng tang troáng duøng khi keùo sôïi daøi coù theå cuoän troøn

ñöôïc.Maùy keùo daây moät khuoân keùo duøng keùo daây hoaëc thoûi coù ñöôøng kính töø 4,5 ñeán

16mm. Treân hình 2-24a phoâi daây cuoän treân oáng 1, sau ñoù qua khuoân keùo 2 coá ñònh treân giaùñôõ, duøng gaù laép keùo ñaëc bieät ñeå keùo qua khuoân moät ñoaïn daøi 1,5 2m, sau ñoù cuoän leântroáng 3. Sau khi cho môû maùy, chuyeån ñoäng quay cuûa troáng seõ tieán haønh quaù trình keùo sôïi.

Maùy coù nhieàu khuoân thì phoâi qua moät soá khuoân keùo (5 ñeán 19 khuoân). Caùc khuoânkeùo coù ñöôøng kính loã khuoân giaûm daàn ñaët giöõa caùc troáng quay hoaëc con laên.

Hình 2-24b. Laø sô ñoà maùy keùo nhieàu khuoân khoâng tröôït. Phoâi cuoän treân cuoän 1,

qua khuoân keùo 2 vaø cuoän leân troáng 3. Sau ñoù laïi qua khuoân keùo 4 vaø cuoän leân troáng 5,cuoái cuøng qua khuoân keùo 6. Saûn phaåm cuoán leân troáng 7. Toác ñoä ra ñaàu caùc khuoân keùotöông öùng vôùi toác ñoä voøng cuûa caùc troáng, löïc keùo daây do söï quay cuûa caùc troáng. Toác ñoäquay n cuûa caùc troáng theo thöù töï taêng daàn (n1 < n2 <…< nn). Ñeå daây keùo luoân ñöôïc caêngduøng heä thoáng roøng roïc 8, 9, 10 vaø voøng quay 11.

Maùy keùo daây nhieàu khuoân keùo coù söï tröôït (hình 2-24c) thì caùc khuoân keùo 2 coù tieátdieän giaûm daàn vaø giöõa nhöõng khuoân keùo laø nhöõng con laên 3. Saûn phaåm ñöôïc cuoän leân

Hình 2-24 Maùy keùo coù tang cuoän.a) Maùy coù moät khuoân keùo. b) Maùy coù nhieàu khuoân keùo khoâng

tröôït. c) Maùy coù nhieàu khuoân keùo coù söï tröôït.



troáng 4. Söï quay cuûa troáng naøy ñoàng thôøi taïo neân toång löïc keùo cuûa caùc khuoân. Treân moãicon laên coù 3, 4 voøng xoaén ñeå cuoän daây qua.



Chöông 4

REØN TÖÏ DO VAØ REØN KHUOÂN (Reøn- Daäp)

4.1 Khaùi nieäm, phaân loaïi caùc thieát bò reøn daäp:

4.1.1 Khaùi nieäm vaø ñaëc ñieåm:

- Nguyeân lyù cô baûn cuûa Reøn daäp laø: Lôïi duïng tính deûo cuûa kim loaïi, laøm bieán daïng

kim loaïi ôû theå raén döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc ñeå taïo ra thaønh phaåm vaø baùn thaønh phaåmcoù hình daùng kích thöôùc nhaát ñònh.

- Muïc ñích: Ngoaøi muïc ñích taïo hình vaø kích thöôùc mong muoán, reøn daäp coøn coù ta ùcduïng caûi thieän toå chöùc cuûa kim loaïi treân toaøn boä saûn phaåm, loaïi tröø caùc khuyeát taät do ñuùcnhö roã khí, roã co laøm cho toå chöùc kim loaïi mòn chaët, naâng cao cô tính kim loaïi.

- Ñaëc ñieåm: Reøn daäp thöôøng ñöôïc öùng duïng ñeå ta ïo phoâi cho gia coâng cô khí, coù taùcduïng naâng cao cô tính kim loaïi, giaûm löôïng dö caét goït, taêng ñoä chính xaùc vaø naêng suaá t caétgoït, do ñoù giaûm giaù thaønh gia coâng.

Reøn daäp coù theå gia coâng caùc kim loaïi khaùc nhau nhö theùp cacbon, theùp hôïp kim,hôïp kim ñoàng, hôïp kim nhoâm, hôïp kim magieâ, hôïp kim titan v.v…

Phoâi cuûa reøn daäp coù theå laø phoâi ñuùc, thanh caùn, kim loaïi taám v.v

4.1.2 Thieát bò vaø duïng cuï reøn daäp:

Trong moät xöôûng reøn daäp, caàn phaûi trang bò caùc thieát bò vaø duïng cuï cô baûn sau:a. Caùc loaïi maùy taïo löïc. Ñoù laø caùc maùy buùa, maùy daäp, maùy eùp…ñöôïc ñaëc tröng bôûi

khoái löôïng phaàn rôi vaø löïc eùp.b. Caùc duïng cuï taïo hình nhö : Buùa, ñe, baøn laø, baøn toùp, khuoân, muõi ñoät v.v…c. Caùc duïng cuï keïp chaët nhö : kìm, eâtoâ v.v…d. Caùc duïng cuï ño löôøng nhö : thöôùc, compa, döôõng …e. Caùc thieát bò nung noùng: caùc loaïi loø.Caùc loaïi maùy reøn daäp:Phaân thaønh 4 nhoùm theo ñaëc ñieåm coâng taùc nhö sau:- Nhoùm 1: Goàm nhöõng maùy sinh ra löïc taùc duïng va ñaäp goïi laø nhoùm maùy buùa nhö

maùy buùa hôi, maùy buùa loø xo, maùy buùa hôi nöôùc vaø maùy buùa vaùn goã v.v…

Nhoùm maùy naøy coù ñaëc ñieåm trong thôøi gian coâng taùc vaän toác cuûa ñaàu buùa taïi thôøiñieåm chaïm vaät coù giaù trò cöïc ñaïi, sau ñoù giaûm ñoät ngoät veà khoâng, bieán thieân theo ñoà thòhình 2-25a, thöôøng vaän toác cöïc ñaïi (kyù hieäu Vmax) ñaït tôùi 5 10m/s vaø thôøi gian coâng taùc(kyù hieäu tct) < 0,01s.

- Nhoùm 2: Goàm nhöõng maùy taïo löïc tónh goïi laø nhoùm maùy eùp nhö maùy eùp thuûy löïc,maùy eùp ma saùt v.v …

Nhoùm maùy naøy coù ñaëc ñieåm trong thôøi gian coâng taùc vaän toác ñaàu neùn taïi thôøi ñieåmchaïm vaät coù moät giaù trò naøo ñoù bieán thieân theo ñoà thò hình 2-25b, thöôøng coù Vmax = 0,2m/svaø tct > 0,1s.



- Nhoùm 3: Goàm nhöõng maùy taïo löïc ñoäng nhö maùy daäp truïc khuyûu, maùy reøn ngang.Maùy naøy coù ñaëc ñieåm vaän toác ñaàu neùn taïi thôøi ñieåm chaïm vaät ñaït ñeán giaù trò cöïc ñaïi roàisau ñoù giaûm daàn ñeán khoâng, bieán thieân nhö ñoà thò hình 2-25c. Nhoùm maùy naøy coù vaän toáccöïc ñaïi ñaït ñöôïc Vmax = 5 m/s, coøn Tct > 0,01s.

-Nhoùm 4: Maùy thuoäc nhoùm naøy coù boä phaän coâng taùc quay troøn theo moät toác ñoä xaùcñònh, ñöôøng bieåu dieãn moái quan heä giöõa vaän toác vaø thôøi gian coâng taùc cuûa chuùng coù nhieàudaïng phöùc taïp, tuøy thuoäc keát caáu cuûa töøng loaïi maùy. Maùy thuoäc nhoùm naøy goàm: truïc reøn,maùy reøn lieân tuïc v.v…

1. Maùy buùa hôi:

Laø maùy buùa khoâng khí chaïy baèng ñoäng cô,ñöôïc duøng phoå bieán trong caùc xöôûng reøn hieän nay ñeåreøn töï do caùc chi tieát nhoû vaø trung bình. Kyù hieäu laø

BH keøm theo chöõ soá chæ khoái löôïng phaàn rôi (ví duï:BH500 laø maùy buùa hôi coù khoái löôïng phaàn rôi laø500 kg).

Hình 2-27 giôùi thieäu sô ñoà nguyeân lyù laømvieäc maùy buùa hôi: truyeàn ñoäng töø ñoäng cô 1, thoângqua boä truyeàn ñai 2,3,4 laøm truïc khuyûu 5 quay. Taybieân (thanh truyeàn) 6 bieán chuyeån ñoäng quay troøncuûa truïc khuyûu 5 thaønh chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa pittoâng eùp 8. Pittoâng eùp 8 khi ñi leânhoaëc xuoáng taïo ra khí eùp coù aùp suaát cao ôû buoàng treân hoaëc buoàng döôùi cuûa xilanh eùp 7.

Nhôø heä thoáng van ñieàu khieån 9 maø khí eùp töø xilanh 7 ñöôïc truyeàn qua xi lanh ñaàu buùa 10ñeå naâng ñaàu buùa 11 ñi leân hoaëc ñaåy ñaàu buùa ñi xuoáng ñaäp. Treân pittoâng ñaàu buùa 11 coùgaén ñe treân 13. Ñe döôùi ñöôïc gaén vaøo beä ñe 16. Heä thoáng caàn ñieàu khieån 17 duøng ñeå ñieàukhieån ñoùng môû heä thoáng van 9.

Ngoaøi ra, buùa coøn coù caùc boä phaän khaùc nhö : van an toaøn, van 1 chieàu, heä thoángñieän, heä thoáng boâi trôn…Taát caû caùc boä phaän treân ñöôïc boá trí trong moät thaân maùy daïng chöõC vöõng chaéc, coù hình daïng beân ngoaøi nhö hình 2-26.

Vmax

0tct

V

Vmax

0tct

V

t

Vmax

0tct

V

t

a) b) c)

Hình 2-25 Quan heä giöõa V vaø ta) Nhoùm maùy buùa. b) Nhoùm maùy eùp. c) Nhoùm maùy daäp.

Hình 2-26 Maùy buùa hôi.



Theo phöông phaùp taùc duïng cuûa hôi eùp, buùa hôi coù 2 loaïi: Maùy buùa taùc duïng ñônvaø maùy buùa taùc duïng keùp. Maùy buùa taùc duïng ñôn laø loaïi maùy buùa maø xylanh coâng taùc chæcoù moät ñöôøng daãn khí aùp löïc cao vaøo buoàng döôùi cuûa xy lanh ñeå naâng ñaàu buùa leân, coønhaønh trình ñi xuoáng cuûa ñaàu buùa laø do söï rôi töï do cuûa khoái löôïng phaàn rôi.

Maùy buùa taùc duïng ñôn coù toác ñoä chaäm, naêng löôïng ñaäp khoâng cao, ñieàu chænh naênglöôïng ñaäp khoù khaên, neân hieän nay ít ñöôïc duøng.

Maùy buùa taùc duïng keùp laø loaïi maùy buùa maø haønh trình ñi xuoáng cuûa ñaàu buùa khoângnhöõng chæ do söï rôi töï do cuûa khoái löôïng phaàn rôi maø coøn do aùp suaát khí neùn cuûa buoàngtreân xylanh taùc duïng. Vì theá maùy buùa taùc duïng keùp coù toác ñoä ñaäp nhanh, naêng löôïng ñaäplôùn, ñieàu chænh naêng löôïng deã daøng, neân hieän nay ñöôïc duøng phoå bieán.

Maùy buùa hôi laøm vieäc theo boán haønh trình: Khoâng taûi, treo, ñaäp vaø eùp (hình 2-28):

- Haønh trình khoâng taûi: Ñoùng caàu dao ñieän cho ñoäng cô laøm vieäc, môû caàn gaït ôû vòtrí khoâng taûi. Khi aáy van treân 9a vaø van döôùi 9b ôû vò trí nhö hình veõ 2-28a. Van 9a vaø 9bcoù noøng van vaø oáng van treân ñoù coù gia coâng caùc raõnh, loã ñeå daãn khí. Khi van ôû vò trí khoâng

taûi, pittoâng eùp 8 ñi leân, khí eùp töø buoàng treân xi lanh eùp 7 truyeàn qua van treân 9a vaøo hoäpgioù roài thoaùt qua van moät chieàu ñaët treân ñænh maùy vaø thoaùt ra ngoaøi. Khi pittoâng eùp 8 ñixuoáng, khí eùp töø buoàng döôùi xi lanh 7 qua van döôùi 9b vaøo hoäp gioù roài qua van moät chieàura ngoaøi. Ñaàu buùa luùc naøy ñöùng yeân.

- Haønh trình buùa treo: Caàn ñieàu khieån ñöôïc gaït qua vò trí buùa treo sao cho heä thoángvan 9a, 9b nhö hình 2-28b. Khi aáy pittoâng eùp 8 ñi leân, khí eùp töø buoàng treân xi lanh eùp 7vaãn ñöôïc thoaùt ra ngoaøi nhö khi buùa khoâng taûi. Coøn khi pittoâng eùp 8 ñi xuoáng khí eùp töø

Hình 2-27 Sô ñoànguyeân lyù coâng taùccuûa maùy buùa hôi.

1. Ñoäng cô 2.Puli 3.Ñai4. Baùnh ñaø5. Truïc khuyûu6. Thanh truyeàn7. Xilanh neùn8. Pittoâng neùn9. Van khí10.Xilanh buùa11. Pittoâng buùa12. Thaân pittoâng buùa13. Ñaàu buùa (ñe treân).

14. Ñe döôùi15. Goái ñôõ ñe16. Beä ñe17. Baøn ñaïp ñieàu khieån.

9



buoàng döôùi xi lanh 7 qua van döôùi 9b theo ñöôøng moät chieàu sang buoàng döôùi cuûa xi lanhñaàu buùa10, naâng ñaàu buùa 11 ñi leân ôû traïng thaùi treo ñeå chuaån bò ñaäp. Khí eùp thöøa töø buoàngtreân xi lanh buùa 10 ñöôïc daãn qua van 9a ñeán buoàng chöùa khí roài ra ngoaøi. Haønh trình naøychæ giöõ trong thôøi gian nhaát ñònh neáu laâu aùp suaát trong xi lanh buùa quaù cao seõ gaây nguyhieåm nhaát laø ôû nhöõng maùy buùa khoâng coù van an toaøn.

- Haønh trình buùa ñaäp: Khi ñaäp vaøo caàn ñieàu khieån, van treân 9a vaø van döôùi 9b seõmôû ra ôû vò trí nhö hình 2-28c. Khi pittoâng eùp 8 ñi leân, khí eùp töø buoàng beân cuûa xi lanh 7qua van 9a sang buoàng treân xi lanh ñaàu buùa, ñaåy ñaàu buùa ñi xuoáng ñaäp. Khi pittoâng 8 ñi

xuoáng, khí eùp töø buoàng döôùi cuûa xi lanh 7 qua van 9b sang buoàng döôùi cuûa xi lanh ñaàu buùa10, naâng ñaàu buùa ñi leân. Cöù theá buùa ñaäp lieân tuïc. Neáu aán vaøo caàn ñaïp caøng maïnh thì vanmôû caøng nhieàu, löôïng khí taùc duïng qua van caøng lôùn laøm buùa ñaäp caøng maïnh. Neáu aán töùcthôøi moät caùi thì buùa ñaäp nhaùt moät, coøn aán lieân tuïc buùa seõ ñaäp lieân tuïc.

- Haønh trình buùa eùp: Gaït tay gaït ôû vò trí eùp, sao cho van ôû vò trí nhö hình 2-28d.Ngöôïc laïi vôùi haønh trình buùa treo, khi pittoâng eùp 8 ñi leân, khí eùp töø buoàng treân xi lanh eùpñöôïc qua van 9a theo ñöôøng moät chieàu daãn qua buoàng treân xi lanh buùa 10 ñaåy ñaàu buùa ñixuoáng eùp. Khi pittoâng 8 ñi xuoáng, khí eùp töø buoàng döôùi cuûa 7 theo van 9b vaø thoaùt rangoaøi.

Ñaëc ñieåm cuûa maùy buùa hôi: coù taàn soá ñaäp lôùn töø 95 ñeán 210 laàn ñaäp/phuùt. Toác ñoäñaäp cao neân toác ñoä bieán daïng lôùn. Ñieàu chænh löïc ñaäp deã daøng, ñieàu khieån tieän lôïi. Khoáilöôïng beä ñe thöôøng gaáp 830 laàn khoái löôïng phaàn rôi ( Pittoâng buùa, ñaàu buùa(ñe treân)).Maùy gaây chaán ñoäng lôùn khi ñaäp neân khoái löôïng phaàn rôi haïn cheá < 1000kg.

2. Maùy buùa loø xo:

Laø loaïi maùy buùa caáu taïo raát ñôn giaûn, coù thaân maùy mang heä thoáng ñoøn baåy ôû daïng

a) Khoâng taûi. b) Buùa treo. c) Buùa ñaäp lieân tuïc. d) Buùa eùp.

Hình 2-28 Vò trí van khí buùa laøm vieäc.



loø xo nhíp. Moät ñaàu nhíp ñöôïc noái vôùi tay bieân nhaän chuyeån ñoäng töø baùnh leäch taâm. Moätñaàu nhíp noái vôùi ñaàu buùa (hình 2-29). Ñoäng côquay laøm baùnh leäch taâm 6 quay, thoâng qua taybieân 5 laøm loø xo nhíp 4 chuyeån ñoäng, laøm ñaàubuùa 2 chuyeån ñoäng tònh tieán leân xuoáng ñaäpvaøo vaät reøn treân ñe 1. Maùy buùa loø xo coù troïnglöôïng ñaàu rôi töø 30 60 kg, coù toác ñoä ñaäp

nhanh, löïc ñaäp nheï, toán hao nhieàu do bieándaïng ñaøn hoài cuûa loø xo nhíp. Maùy naøy chæduøng trong caùc xöôûng reøn nhoû.

3. Maùy buùa hôi nöôùc- khoâng khí eùpreøn khuoân:

Maùy buùa naøy coù loaïi taùc duïng ñôn vaøcoù loaïi taùc duïng keùp. Hieän nay, thöôøng duøngloaïi taùc duïng keùp coù khoái löông phaàn rôi töø500 34000Kg. AÙp löïc hôi nöôùc hoaëc khoâng khí neùn trung bình trong xylanh coâng taùc

khoaûng 7 9at. So vôùi maùy buùa hôi nöôùc khoâng khí eùp reøn töï do thì maùy reøn khuoân coùkhoaûng caùch hai thaân maùy heïp, ñaàu con tröôït coù raõnh daãn höôùng, tyû soá khoái löôïng giöõa beäñe vaø phaàn rôi lôùn hôn.

Treân hình 2-30 giôùi thieäu sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy buùa hôi nöôùc – khoângkhí eùp reøn khuoân. Luùc bình thöôøng van tröôït 2 ôû vò trí trung gian do ñoä caêng cuûa loø xo 7 ñaõxaùc ñònh, ñaàu buùa ñöùng yeân ôû vò trí naøo ñoù. Khi chuaån bò cho buùa laøm vieäc, ngöôøi ta môûñöôøng daãn hôi nöôùc hay khoâng khí eùp ñeán oáng a. Muoán ñaàu buùa chuyeån ñoäng ngöôøi ta aánnheï baøn ñaïp 8, thoâng qua heä thoáng ñoøn baåy 6 vaø 4 laøm cho van 3 môû nhoû ñöa luoàng hôi

Hình 2-29. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäcmaù buùa loø xo.

a) b)

Hình 2-30 Maùy buùahôi nöôùc- khoâng khíeùp reøn khuoân.a) Hình daùng beânngoaøi.

b) Sô ñoà nguyeân lyùlaøm vieäc.1. Ñoøn baåy2. Van tröôït3. Van4; 6. Ñoøn baåy5.Thanh tyø7. Loø xo8. Baøn ñaïp9. Ñaàu buùa

10. Pittoâng



nöôùc hay khoâng khí eùp vaøo taùc duïng leân maët treân cuûa pittoâng 10 (nhö vò trí hình veõ) ñöañaàu buùa 9 ñi xuoáng, löôïng khí thöøa ôû buoàng döôùi theo loøng cuûa van tröôït 2 thoaùt ra ngoaøitheo oáng b. Ñoàng thôøi vôùi luùc ñaàu buùa 9 ñi xuoáng thì heä thoáng ñoøn baåy 6 vaø 1 cuõng seõ ñöavan tröôït 2 xuoáng döôùi, ñeán moät möùc ñoä naøo ñoù raõnh khuyeát cuûa van tröôït 2 seõ höôùngñöôøng khí ñöa töø oáng a vaøo maët döôùi cuûa pisyon 10 ñöa ñaàu buùa 9 ñi leân, khí thöøa ôû buoàngtreân ñænh van tröôït 2 thoaùt ra ngoaøi theo oáng b. Ñaàu buùa ñi leân ñeán moïi haønh trình xaùcñònh thì maët vaùt cuûa noù seõ eùp vaøo thanh tyø 5 thoâng qua heä thoáng ñoøn baåy 1 nhaác van tröôït

2 leân chuaån bò cho haønh trình ñi xuoáng tieáp theo ñaàu buùa. Chu trình töï ñoäng nhö theá cöùñöôïc laëp laïi. Muoán buùa ñaäp caøng maïnh thì taùc duïng löïc vaøo baøn ñaïp 8 caøng lôùn ñeå môû van3 caøng roäng. Khi muoán buùa döøng chuyeån ñoäng ta thoâi taùc duïng löïc leân baøn ñaïp 8, loø xo 7ñöa van tröôït 2 veà vò trí trung gian, ñaàu buùa seõ ñöùng yeân ôû vò trí xaùc ñònh. Coøn neáu thoâilaøm vieäc thì ñoùng taét luoân ñöôøng daãn hôi nöôùc hay khoâng khí eùp vaøo oáng a.

4. Maùy eùp ma saùt kieåu truïc vít:

Maùy eùp ma saùt kieåu truïc vít coù löïc eùp töø 40 630 taán. Maùy duøng ñeå reøn trongkhuoân hôû, reøn trong khuoân kín. Do löïc eùp khoâng lôùn neân thöôøng duøng ñeå reøn caùc hôïp kimmaøu nhö hôïp kim ñoàng vaø caùc hôïp kim keùm deûo khaùc.

Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieåu dieãn treân sô ñoàhình 2-31. Boä phaän quan troïng nhaát cuûa maùy laø 3 baùnh masaùt vaø boä truyeàn ñoäng truïc vít – ñai oác.

Khi chuaån bò laøm vieäc ta ñoùng ñoäng cô laøm puli 1vaø 2 baùnh ma saùt 2 vaø 3 quay theo chieàu muõi teân. Baùnh masaùt 12 chöa tieáp xuùc vôùi baùnh ma saùt 2 vaø 3. Luùc muoán ñaàueùp 9 ñi xuoáng ta aán caàn ñieàu khieån 8 thoâng qua heä thoángñoøn baåy 4 laøm baùnh ma saùt 2 tieáp xuùc vôùi baùnh ma saùt 12,truït vít 10 quay ñöa ñaàu eùp 9 ñi xuoáng do ñai oác 11 coá ñònh.Neáu thoâi aán caàn ñieàu khieån 8, loø xo seõ traû noù veà vò trí trunggian ban ñaàu, hai baùnh ma saùt 2 vaø 12 taùch ra, ñaàu maùy eùpñöùng yeân. Muoán ñaàu eùp 9 ñi leân ta keùo caàn ñieàu khieån leânphía treân, nhôø heä thoáng ñoøn baåy 4 laøm baùnh ma saùt 3 eùpvaøo baùnh ma saùt 12, truïc vít 10 quay theo chieàu ngöôïc laïiñöa ñaàu eùp ñi leân. Choát 6 vaø hai cöõ tyø 5 vaø 7 duøng ñeå khoáng cheá haønh trình laøm vieäc vaøbaûo ñaûm cho maùy coâng taùc an toaøn, khoaûng caùch giöõa cöõ tyø 5 vaø 7 coù theå ñieàu chænh ñöôïc.

5. Maùy eùp thuûy löïc

Maùy eùp thuûy löïc laø moät loaïi thieát bò reøn daäp truyeàn daãn baèng chaát loûng (daàu, nöôùc)coù aùp suaát cao. Maùy eùp thuûy löïc ñöôïc aùp duïng roäng raõi trong nhieàu laõnh vöïc khaùcnhau:reøn töï do, reøn khuoân, eùp oáng kim loaïi maøu, eùp chaát deûo, eùp kim loaïi boät v.v…

Nguyeân lyù taùc duïng cuûa maùy eùp thuûy löïc döïa vaøo ñònh luaät Pascal laø: “AÙp suaátñöôïc truyeàn ñi taát caû caùc ñieåm cuûa chaát loûng nguyeân veïn vaø theo moïi phöông”.

Maùy neùn goàm moät xi lanh vaø pittoâng lôùn ñöôøng kính D, moät xi lanh vaø pittoâng nhoû

Hình 2-31 Sô ñoà nguyeân lyù maùy eùpma saùt kieåu truïc vít.



ñöôøng kính d, hai xi lanh thoâng nhau vaø chöùa chaát loûng, moät caùnh tay ñoøn quay quanh truïcñeå ñieàu khieån maùy eùp (hình 2-32).

Khi taùc ñoäng vaøo ñoøn moät löïc F,nhôø nguyeân taùc ñoøn baåy, löïc taùc ñoängvaøo pittoâng nhoû seõ laø P1, aùp suaát taïi xylanh nhoû laø:

21211

4

4

d

P

d

P p

Theo ñònh luaät Pascal aùp suaát taïixi lanh lôùn cuõng laø p1. Vaäy löïc taùc ñoängleân maët pittoâng lôùn laø:

2

2

1

2

2

12

124

4

4 d

D P

D

d

P D p P

Neáu p1 vaø d khoâng ñoåi, muoán taêng P2 ta phaûi taêng ñöôøng kính D cuûa pittoâng lôùn.Nhöng vieäc laøm naøy bò haïn cheá vì kích thöôùc vaø khoái löôïng maùy khoâng theå quaù coàngkeành. Con ñöôøng öu vieät hôn laø taêng aùp suaát cuûa doøng chaát loûng baèng caùch duøng bôm daàuñeå neùn theâm daàu vaøo hai xy lanh ( hoaëc boä phaän khueách ñaïi aùp suaát ).

Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa boä phaän khueách ñaïi aùp suaát hình 2-33 nhö sau: Taùc duïngvaøo pittoâng coù ñöôøng kính D aùp suaá t nhoû p1 coù theå nhaän ñöôïc ôû ñaàu pittoâng coù ñöôøng kínhd aùp suaát lôùn p2. Heä soá khueách ñaïi aùp suaát seõ laø:

p2 .d2 = p1 .D2

Do ñoù:

Nhôø heä thoáng khueách ñaïi aùp suaát nhö theá ngöôøi ta coùtheå khueách ñaïi aùp suaát töø 6 12 at leân ñeán 400 600 at.Truyeàn aùp suaát cao baèng thuûy löïc ñeán caùc maùy eùp, ngöôøi ta coùtheå taïo cho maùy eùp thuûy löïc ñeán 7000 taán vaø coù theå lôùn hôn.

Maùy eùp thuûy löïc coù nhieàu kieåu khaùc nhau tuøy theo yeâucaàu veà ñoä chính xaùc vaø coâng duïng cuûa noù.

Sô ñoà nguyeân lyù maùy eùp thuûy löïc ñöôïc trình baøy treân

hình 2-34: Maùy goàm coù hai xi lanh: xi lanh naâng 1 vaø xi lanheùp 2. Chaát loûng töø beå chöùa 9 nhôø bôm cao aùp 8 ñöôïc truyeàn tôùibình oån aùp 7 qua van phaân phoái 6 ñöôïc ñöa vaøo xy lanh naâng 1hoaëc xy lanh eùp 2. Ñeå naâng haï xaø ngang 3 mang ñaàu eùp. tañieàu khieån van 6 ñeå daàu eùp ñi vaøo xy lanh 1 ñaåy vaøo pittoângvaø naâng heä thoáng truï 4 vaø xaø ngang 3 ñi leân hoaëc giaûm a ùp suaát

Hình 2-32 Sô ñoà truyeàn löïc baèng chaát loûng.

Ñeánmaùyeùp

Hôtöønoàhô

P2

P1

Hình 2-33 Boä phaänkhueách ñaïi aùp suaát.

12

2

2 pd

D

p



ñöa xaø ngang 3 haï xuoáng. Ñeå tieán haønh eùp, ta ñieàu khieån van 6 ñeå daàu eùp coù aùp suaát caoñi vaøo xy lanh eùp 2 ñaåy ñaàu eùp ñi xuoáng eùp.

Ñaëc ñieåm cuûa maùy eùp thuûy löïc: maùy eùp thuûy löïc coù theå taïo löïc eùp lôùn, lôùn hôn baátkyø maùy eùp naøo. Maùy laøm vieäc eâm ít chaán ñoäng. Con tröôït chuyeån ñoäng theo caùc truï daãnhöôùng do ñoù chuyeån ñoäng chính xaùc. Maùy eùp thuûy löïc coù theå laøm nhieàu vieäc khaùc nhaunhö daäp trong khuoân kín, khuoân hôû, eùp tinh, ñoät loã, caét ba via…Nhöng maùy coù keát caáu coàngkeành, phöùc taïp, ñaét tieàn do ñoù thöôøng duøng ñeå gia coâng chi tieát lôùn coù hình daùng phöùc taïp,yeâu caàu kyõ thuaät vaø chaát löôïng cao.

6. Maùy eùp truïc khuyûu:

Maùy eùp truïc khuyûu coù löïc eùp töø

200 ñeán 10.000 taán.

Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maùy ñöôïctrình baøy treân hình 2-35.

Nguyeân taéc laøm vieäc: truyeànñoäng töø ñoäng cô 1, qua boä truyeàn ñoängñai 2 laøm quay caëp baùnh raêng 3 vaø 4.Baùnh raêng 4 loàng khoâng treân truïc ñoàngthôøi laø baùnh ñaø cuûa maùy. Khi aán vaøocaàn ñaïp hay nuùt ñieàu khieån thì ly hôïpma saùt 5 gaén vôùi 4 seõ ñoùng laïi, chuyeånñoäng quay töø baùnh raêng 4 ñöôïc truyeàncho truïc khuyûu 10 nhôø tay bieân 6 laøm cho ñaàu buùa 7 tröôït leân xuoáng theo raõnh daãn höôùngtaïo neân chuyeån ñoäng eùp vaøo baøn maùy 8. Muoán döøng maùy, ta taùc duïng vaøo caàn ñaïp hay nuùtñieàu khieån ñeå ly hôïp 5 nhaû ra, ngaét chuyeån ñoäng vaø phanh 9 haõm khoâng cho truïc 10 quaynöõa.Ñaëc ñieåm: Maùy eùp ma saùt kieåu truïc khuyûu coù theå duøng ñeå reøn khuoân hôû, eùp phoâi, ñoät loã,

Hình 2-34 Sô ñoànguyeân lyù maùy eùpthuûy löïc.1. Xy lanh naâng.

2. Xy lanh eùp.3. Xaø ngang.4. Truï.5. Baøn maùy6. Van phaân phoái.7. Bình oån aùp.8. Bôm cao aùp.9. Beå chöùa.

1

2

3

4

5

Hình 2-35 Hình daùng beân ngoaøi vaø sôñoà nguyeân lyù maùy eùp truïc khuyûu.



caét ba via. So vôùi maùy buùa, maùy eùp truïc khuyûu chuyeån ñoäng eâm hôn neân ñoä chính xaùc cuûasaûn phaåm cao hôn, ñieàu khieån tieän lôïi hôn…

4.2 Reøn töï do:

4.2.1 Thöïc chaát vaø ñaëc ñieåm:

Reøn töï do laø moät quaù trình bieán daïng töï do kim loaïi döôùi taùc duïng cuûa caùc duïng cuïñôn giaûn hoaëc caùc thieá t bò taïo löïc. Vieäc taïo hình nhôø beà maët duïng cuï vaø trình ñoä tay ngheà

cuûa coâng nhaân. Reøn töï do chaát löôïng khoâng cao, ñoä boùng beà maët thaáp, naêng suaát thaáp, haophí nhieàu kim loaïi, cöôøng ñoä lao ñoäng lôùn, thöôøng duøng trong saûn xuaát ñôn chieác, haøngloaït nhoû, trong söûa chöõa… nhöng coù khaû naêng taïo saûn phaåm töø raát nhoû ñeán raát lôùn. Vaät lieäuthöôøng duøng laø phoâi ñuùc, thoûi caùn, thanh…

4.2.2 Duïng cuï reøn töï do:

Goàm nhieàu daïng tuøy theo tính chaát cuûa nguyeân coâng nhö buùa, ñe, ñeäm, ñoät,baøn laø, baøn toùp, kìm, döôõng, compa…nhö hình 2-36:

4.2.3 Coâng ngheä reøn töï do:

Caùc nguyeân coâng cô baûn cuûa reøn töï do goàm: choàn, choàn cuïc boä, vuoát thanh, vuoátoáng môû roäng loã, vuoát daøi oáng, uoán, xoaén, xaán hoaëc chaët, ñoät loã…( hình 2-37)Trong muïc naøy chæ giôùi thieäu hai nguyeân coâng cô baûn laø choàn vaø vuoát.

a. Choàn: laø nguyeân coâng laøm giaûm chieàu cao vaø taêng dieän tích tieát dieän ngang cuûaphoâi (hình 2-37a;b). Muïc ñích cuûa choàn: taïo phoâi coù ñöôøng kính lôùn töø phoâi coù ñöôøng kínhnhoû, taïo thôù uoán ñeå taêng beàn cho saûn phaåm, giaûm chieàu saâu ôû nhöõng phoâi coù ñoät loã, caûitaïo caáu truùc kim loaïi.

Hình 2-36 Duïng cuï reøn töï



Choàn coù 2 tröôøng hôïp: Choàn cuïc boä vaø choàn toaøn boä.Khi choàn cuïc boä ta tieán haønh nung noùng ñoaïn caàn choàn hay sau khi nung noùng toaøn

boä, laøm nguoäi trong nöôùc ñoaïn khoâng caàn choàn (hình 2-38 a) roài môùi gia coâng.

Cuõng coù theå thöïc hieän vieäc choàn cuïc boä baèng caùch nung noùng toaøn boä phoâi vaø giacoâng trong nhöõng khuoân ñeäm thích öùng (hình 2-38b).

Khi choàn toaøn boä, nung toaøn boä chieàu daøi cuûa phoâi, coù theå xaûy ra caùc hieän töôïngsau: Neáu tyû leä giöõa chieàu cao vaø ñöôøng kính phoâi H/D < 2 vaät choàn coù daïng hình troáng(hình 2-39a), do coù söï ma saùt ôû beà maët tieáp xuùc giöõa phoâi vôùi buùa vaø ñe.Neáu tyû leä: H/D = 22,5 löïc ñaäp ñuû lôùn laøm cho vaät choàn coù daïng hai hình troáng choàng giaùpleân nhau (hình 2-39b). Neáu löïc ñaäp khoâng ñuû lôùn, vaät choàn cuõng coù daïng hình troáng keùp

Hình 2-37 Nguyeân coâng cô baûn vaø saûn phaåm reøn töï do.a) Choàn b) Choàn cuïc boä c) Vuoát d) Vuoát môû roäng loãe) Vuoát oáng g) Uoán h) Xoaén i) Xaán k) Ñoät loã lôùn baèngñoät roãng l) Ñoät loã m) Saûn phaåm reøn töï do.

k. l. m.

Hình 2-38 Choàn cuïc boäa) Khoâng caàn khuoân ñeäm b) Baèng khuoân ñeäm.

a) b)



nhöng khoâng choàng giaùp vôùi nhau (hình 2-39c). Coøn khi löïc ñaäp quaù nhoû vaø nhanh thì haiñaàu vaät choàn laïi loe ra so vôùi ñoaïn giöõa (hình 2-39d). Taát caû caùc hieän töôïng ñoù giaûi thíchbaèng söï truyeàn vaø toån thaát naêng löôïng töø ñieåm ñaët löïc ñeán trung taâm chi tieát choàn.

Neáu tyû leä: H/D > 2,5 vaät choàn raát deã bò cong (hình 2-39e). Khi ñaõ bò cong caàn phaûinaén laïi (hình 2-40) roài môùi choàn tieáp, neáu khoâng vaät seõ bò taïo ta ät gaáp neáp.

Khi choàn treân maùy buùa ñeå baûo ñaûmlöïc ñuû lôùn caàn thoûa maõn quan heä:

H – ho 0,25H

Trong ñoù: H - Haønh trình lôùn nhaátcuûa ñaàu buùa

ho - Chieàu cao ban ñaàucuûa phoâi choàn

b. Vuoát (hình 2-36c): Laø nguyeân coâng laøm giaûm tieát dieän ngang, taêng chieàu daøi cuûaphoâi reøn. Nguyeân coâng naøy duøng ñeå reøn caùc chi tieát daïng truïc, oáng .…Khi vuoát thöôøngduøng buùa phaúng. Nhöng khi caànvuoát vôùi naêng suaát cao hôn ngöôøi ta

duøng buùa coù maët laøm vieäc daïng chöõV loaïi cung troøn.Nhöõng vaán ñeà kyõ thuaät caàn

chuù yù khi vuoát laø: Phöông phaùp dichuyeån phoâi coù theå tieán haønh theo 2caùch:

- Caùch thöù nhaát: Laät phoâiqua laïi theo moät goùc 90o hay 180o

2) D

H a ;5,22)

D

H b

Löïc ñuû lôùn.

5,22) D

H c

Löïc khoâng ñuû lôùn.

5,22)

D

H d

Löïc quaù beù

5,2) D

H e

Hình 2-39 Hình daùng vaät khi choàn.

Hình 2-40 Caùch laøm thaúng vaät choàn ñaõ bò con

Hình 2-41 Caùch laät phoâi khi vuoát.



ñoàng thôøi ñaåy phoâi theo chieàu truïc sau moãi nhaùt ñaäp (hình 2-41a). Caùch naøy thöôøng duønghôn do thuaän tay vaø naêng suaát cao. Nhöng nhöôïc ñieåm laø kim loaïi bieán daïng khoâng ñeàu,maët tieáp xuùc vôùi ñe nguoäi nhanh hôn. Thöôøng duøng phöông phaùp naøy ñeå vuoát caùc kim loaïicoù tính deûo cao deã bieán daïng, truyeàn nhieät keùm nhö theùp cacbon trung bình vaø theùpcacbon thaáp.

- Caùch thöù hai: Quay phoâi moät goùc 90o hay 60o theo chieàu xoaén oác (hình 2-41b).Phöông phaùp naøy thao taùc khoâng thuaän tay, yeâu caàu trình ñoä tay ngheà cao, nhöng khaéc

phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp thöù nhaát, thöôøng duøng ñeå reøn kim loaïi maøu, theùpcacbon cao, theùp hôïp kim.Khi vuoát phoâi laø thoûi theùp ñuùc,

tieán haønh vuoát töø giöõa ra ñeå doàn nhöõngkhuyeát taät ra hai ñaàu roài caét boû ñi, ngoaøira coøn coù taùc duïng laøm saûn phaåm ít cong,maët gia coâng phaúng hôn.

Ñeå ñaûm baûo kyõ thuaät vaø naêngsuaát cao trong khi vuoát, caàn baûo ñaûmquan heä giöõa caùc thoâng soá vuoát hôïp lyù

nhö : - Löôïng eùp h laø hieäu soá giöõachieàu cao phoâi tröôùc khi vuoát H0 vaø sau khi vuoát h: h = Ho - h

- Böôùc vuoát ao phaûi lôùn hôn löôïng eùp h (hình 2-42) neáu khoâng beà maët chi tieát reøndeã bò gaáp neáp laøm giaûm chaát löôïng saûn phaåm gia coâng.

Hình 2-43 bieåu thò quaù trình gaây ra taät gaáp neáp do khoâng baûo ñaûm ao> h.

- Maët khaùc böôùc vuoát ao cuõng khoâng ñöôïc lôùn hôn chieàu roäng B cuûa phoâi laøm giaûmnaêng suaát gia coâng, theo kinhnghieäm laø:

ao = (0,4 0,7)B.

B laø chieàu roäng phoâi.

- Neáu khoâng vì muïc ñích daùtmoûng thì nhaùt ñaäp cuûa buùa caàn phaûi

baûo ñaûm sao cho: 5,22 h

B

coù nhö theá thì nhaùt ñaäp tieáp theokhi quay phoâi khoâng gaây ra taät gaáp neáp cho vaät reøn. Ñeå beà maët vuoát ñöôïc phaúng, quan heägiöõa böôùc vuoát ao vaø caïnh töông öùng b cuûa buùa caàn baûo ñaûm ao = (0,4 0,8)b. Neáu tæ leä

ao /b quaù nhoû thì deã gaây neân gaáp neáp, neáu lôùn quaù thì naêng suaát vuoát seõ giaûm.Khi reøn vaät reøn coù tieát dieän troøn thì phaûi vuoát phoâi thaønh caïnh vuoâng cho ñeán khi

gaàn ñaït kích thöôùc chieàu daøi roài môùi reøn thaønh tieát dieän troøn.

Neáu vuoát phoâi lieäu töø vuoâng thaønh troøn, vôùi chieàu daøi thay ñoåi khoâng ñaùng keå thìcaïnh hình vuoâng a = d. Toát hôn caû laø ñeå caïnh a nhoû hôn töø 2 ñeán 4% so vôùi ñöôøng kính d(hình 2-44a). Ví duï: caàn reøn moät chi tieát coù 200 mm töø phoâi coù tieát dieän vuoâng , muoánchieàu daøi haàu nhö khoâng ñoåi ta choïn hình vuoâng coù caïnh a = 200 x 0,98 = 196 mm.

Hình 2-43 Hieän töôïng gaáp neáp.

Hình 2-42 Caùc thoâng soá khi vuoát.



Neáu vuoát töø tieát dieän troøn thaønh tieát dieän vuoâng thì d= 1,5a (hình 2-44b); Neáu vuoáttöø tieát dieän lôùn thaønh tieát dieän troøn nhoû thì phaûi vuoát thaønh hình vuoâng töông öùng, sau ñoù

môùi ñaùnh thaønh tieát dieän troøn ad D

a ;55,1

(hình 2-44c).

Neáu vuoát töø tieát dieän vuoâng thaønh tieátdieän hình chöõ nhaät (hình 2-44d) maø muoánchieàu daøi haàu nhö khoâng ñoåi thì ñöôøng kính

phoâi D ñöôïc tính theo coâng thöùc.neáu a/b > 2

D = 1,3a neáu a/b < 2

Trong ñoù a, b laø caïnh lôùn vaø caïnhnhoû cuûa tieát dieän phoâi.

Kyõ thuaät vuoát oáng:

- Vuoát keùo daøi oáng (hình 2-45):

Vôùi muïc ñích giaûm chieàu daøy maøñöôøng kính loã khoâng ñoåi, ta duøng truïctaâm coù ñöôøng kính gaàn baèng ñöôøng kínhtrong cuûa oáng. Deå deã thaùo laép, truïc taâmthöôøng coù ñoä coân 3 12 mm/m. Ñaëtphoâi treân khoái V vaø tieán haønh vuoát töø haiñaàu vaøo vì hai ñaàu nguoäi nhanh hôn, deã nöùt.Do truïc taâm laép sít vôùi oáng neân ma saùt giöõatruïc taâm vôùi oáng theo höôùng ñöôøng sinh nhoûhôn nhieàu theo höôùng tieáp tuyeán. Keát quaû laøphaàn lôùn bieán daïng doàn theo höôùng ñöôøngsinh laøm chieàu daøi phoâi taêng leân, chieàu daøygiaûm, maø ñöôøng kính loã khoâng ñoåi.

- Vuoát môû roäng loã (hình 2-46) Vôùi muïcñích giaûm chieàu daøy phoâi, môû roäng loã maøchieàu daøi khoâng ñoåi, ngöôøi ta loàng vaøo phoâimoät truïc taâm coù ñöôøng kính beù hôn ñöôøngkính loã phoâi töø 10 15mm. Sau ñoù ñaët truïc taâm treân hai goái töïa vaø tieán haønh vuoát. Do tieápxuùc giöõa oáng vôùi truïc taâm theo höôùng ñöôøng sinh nhieàu hôn theo phöông tieáp tuyeán neânma saùt seõ haïn cheá bieán daïng theo höôùng doïc truïc maø phaàn lôùn bieán daïng doàn theo höôùngtieáp tuyeán laøm cho chieàu daøy phoâi giaûm, ñöôøng kính loã taêng leân maø chieàu daøi khoâng ñoåi.Truïc taâm caøng beù thì bieán daïng caøng nhieàu, naêng suaát vuoát caøng cao. Nhöng truïc taâm nhoûquaù so vôùi ñöôøng kính loã oáng thì heä soá vuoát quaù lôùn phoâi laïi deã nöùt. Ñeå vuoát ñeàu caàn duøngbuùa coù caïnh lôùn hôn chieàu daøi phoâi.

3

2 ba D

Hình 2-44 Vuoát phoâi thanh.

Hình 2-45 Vuoát keùo daøi oáng.

Hình 2-46 Vuoát môû roäng loã.



4.2.4 Thieát keá vaät reøn vaø coâng ngheä reøn töï do:

Thieát keá coâng ngheä reøn töï do la ø vieäc thieát laäp quy trình coâng ngheä reøn, vaïch ra caùcböôùc gia coâng vôùi ñaày ñuû caùc chæ tieâu kinh teá kyõ thuaät cuûa noù. Thieát keá coâng ngheä reøn töïdo caên cöù vaøo yeâu caàu kyõ thuaät cuûa saûn phaåm vaø ñieàu kieän saûn xuaát.

Trình töï thieát keá coâng ngheä reøn töï do nhö sau:

a. Choïn phöông aùn coâng ngheä.

Khi thieát keá, caàn ñeà ra moät soá phöông aùn coâng ngheä vaø choïn phöông aùn naøo hôïp lyùnhaát ñaûm baûo caùc chæ tieâu kinh teá kyõ thuaät. Choïn phöông aùn coâng ngheä goàm:

1. Choïn daïng saûn xuaát.

Caên cöù vaøo hình daùng, kích thöôùc, khoái löôïng, yeâu caàu kyõ thuaät vaø saûn löôïng vaätreøn maø ngöôøi ta choïn daïng saûn xuaát. Daïng saûn xuaát coù theå laø ñôn chieác, haøng loaït (nhoû,vöøa, lôùn) vaø haøng khoái.

Saûn löôïng chi tieát cho moãi daïng saûn xuaát coù theå tính nhö sau:

Trong ñoù: Tck - Thôøi gian chuaån bò keát thuùc.Tct - Thôøi gian gia coâng 1 chi tieát.a- Heä soá, loaït nhoû a = 10 30

Loaït lôùn a = 5 10Töø saûn löôïng chi tieát, ngöôøi ta choïn daïng saûn xuaát vaø quyeát ñònh reøn töï do, reøn

khuoân…

2. Choïn loaïi phoâi vaø thieát bò sô boä.

Tuøy thuoäc vaøo khoái löôïng vaät reøn, ngöôøi ta choïn loaïi phoâi vaø thieát bò. Loaïi phoâithöôøng duøng trong reøn töï do laø theùp ñuùc, theùp caùn. Thieát bò thöôøng duøng laø maùy buùa, maùyeùp.

Khi choïn loaïi phoâi vaø thieát bò, ngöôøi ta coù theå tham khaûo caùc soá lieäu kinh nghieämsau ôû baûng 5

Vaät lieäu vaø khoái löôïng vaät reøn Loaïi phoâi Loaïi thieát bò

-Vaät reøn baèng theùp caùcbon vaø theùp hôïpkim, khoái löôïng G < 200 kg.

-Vaät reøn baèng theùp caùcbon khoái löôïngG = 1000 1500 kg.

-Vaät reøn baèng theùp hôïp kim, khoái löôïngG = 200 500 kg.

-Vaät reøn baèng theùp caùcbon khoái löôïngG > 1500 kg.

- Phoâi ñuùc, phoâicaùn.

- Phoâi ñuùc.

- Phoâi ñuùc.

- Maùy buùa khoái löôïng töø 100kg ñeán 7 taán.

- Maùy buùa

- Maùy buùa

- Maùy eùp thuûy löïc töø 600 1500 taán.

%100.

. ct

ck

T a

T n



3.Löïa choïn keát caáu vaø hình daùng hôïp lyù cuûa vaät reøn.

Vì reøn töï do khoâng theå gia coâng nhöõng chi tieát coù keát caáu veà hình daùng phöùc taïpbaát kyø, neân treân cô sôû coá gaéng baûo ñaûm hình daùng kích thöôùc cuûa chi tieát, ta phaûi löïa choïnkeát caáu, söûa ñoåi keát caáu vaät reøn sao cho hôïp lyù nhaát ñeå coù theå reøn ñöôïc deã daøng.

Nguyeân taéc löïa choïn hình daùng keát caáu hôïp lyù cuûa vaät reøn:

- Traùnh thieát keá nhöõng vaät reøn töï do coù maët coân (hình2-47a) vaø hình cheâm

(hình 2-47b) nhaát laø nhöõng maët coân vaø hình cheâm nhoû.- Traùnh thieát keá nhöõng vaät reøn coù caùc beà maët hình truï giao nhau hay nhöõng giao

tuyeán cuûa nhöõng beà maët caét nhau theo ñöôøng baäc 2 trôû leân (hình 2-47c, d).

- Traùnh thieát keá vaät reøn coù nhieàu baäc hoaëc coù caùc maët cong phöùc taïp, neáu ñöôïc thìñöa phaàn nhoû ôû giöõa veà cuøng moät phía ñeå tieän khi reøn (hình 2-47e).

- Traùnh thieát keá nhöõng vaät reøn coù gaân moûng (hình 2-47g).

- Khoâng neân thieát keá nhöõng maët bích coù gôø loài (hình 2-47h) vaø nhöõng choã loài loõmnaèm ôû phaàn trong chi tieát (hình 2-47i).

Ñoái vôùi nhöõng chi tieát coù keát caáu coàng keành phöùc taïp, neáu coù theå ñöôïc neân phaânthaønh nhieàu phaàn ñôn giaûn ñeå deã reøn, sau ñoù duøng phöông phaùp haøn, taùn, gheùp buloâng,hoaëc laép eùp… ñeå gheùp chuùng laïi vôùi nhau (hình 2-47k,l), cuõng coù theå duøng haøn ñeå noái giöõacaùc phaàn ñuùc coù hình daùng phöùc taïp 1 vôùi caùc phaàn reøn cô baûn 2 nhö treân (hình 2-47m).

b. Thieát keá baûn veõ vaät reøn: Baûn veõ vaät reøn ñöôïc thaønh laäp treân cô sôû baûn veõ giacoâng cô khí, trong ñoù ta ñeà caäp ñeán tính hôïp lyù cuûa vaät reøn vaø moät soá yeáu toá khaùc. Kíchthöôùc cuûa vaät reøn baèng kích thöôùc danh nghóa cuûa chi tieát coäng theâm vaøo ñoù löôïng dö giacoâng cô, dung sai reøn vaø löôïng theâm. Caùc ñaïi löôïng noùi treân ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

1. Löôïng dö gia coâng cô ( ): Laø löôïng kim loaïi ñeå doâi ra treân nhöõng beà maët vaätreøn caàn gia coâng cô ñeå ñaûm baûo ñoä chính xaùc, ñoä boùng beà maët vaø cô tính lôùp beà maët.Löôïng dö naøy seõ ñöôïc caét ñi khi gia coâng cô. Ñeå hình dung söï phaân boá löôïng dö gia coângcô, dung sai reøn treân moät kích thöôùc coù gia coâng caét goït ta xem sô ñoà bieåu dieãn nhö hình2-48.

Ñoä lôùn cuûa lôùp löôïng dö phuï thuoäc vaøo: söï nhaáp nhoâ treân beà maët cuûa phoâi, söïkhoâng ñoàng taâm giöõa caùc tieát dieän, kích thöôùc phoâi, tính chaát vaät lieäu, yeâu caàu chính xaùcñoä boùng, phöông phaùp gaù ñaët duïng cuï vaø cheá ñoä caét goït, qui trình coâng ngheä.

Trò soá veà löôïng dö gia coâng cô ñoái vôùi phoâi reøn coù theå tìm thaáy trong caùc baûng soåtay reøn daäp hay coù theå xaùc ñònh gaàn ñuùng theo coâng thöùc sau:

Phoâi reøn treân maùy buùa: Löôïng dö theo ñöôøng kính hay caïnh phoâi D:D = 0.06 D + 0,0017 L + 28 mm

Löôïng dö theo chieàu daøi L cuûa phoâi: L = 0,08 D + 0,002L + 10 mmPhoâi reøn treân maùy eùp: Löôïng dö theo ñöôøng kính hay caïnh phoâi D:

D = 0,06 D + 0,002 L + 23 mmLöôïng dö theo chieàu daøi L cuûa phoâi: L = 0,05 D + 0,05 L + 26 mm



Chuù yù: Löôïng dö chæ tính cho nhöõng kích thöôùc hay nhöõng beà maët coù gia coâng cô.Kích thöôùc chi tieát coäng theâm vôùi löôïng dö gia coâng cô ñöôïc goïi laø kích thöôùc danh

nghóa cuûa vaät reøn, töùc laø:

D = d + ÔÛ ñaây: D - Kích thöôùc danh nghóa vaät reøn.

Hình 2-47 Caùc daïng keát caáu vaät reøn töï do.



d - Kích thöôùc danh nghóa chi tieát. - Löôïng dö gia coâng veà 2 phía.

2. Dung sai reøn ( ).

Do trong quaù trình reøn, kích thöôùc cuûa vaät reøn khoâng phaûi luùc naøo cuõng chính xaùcnhö tính toaùn, do ñoù caàn phaûi tính dung sai reøn.

Dung sai reøn laø hieäu soá giöõa kích thöôùc lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa vaät reøn. Dung sai

reøn ñöôïc chia ra hai thaønh phaàn: sai leäch treân t vaø sai leäch döôùi d so vôùi kích thöôùcdanh nghóa D cuûa vaät reøn. Do ñoù:

= t + d Kyù hieäu sai leäch treân mang daáu (+)Sai leäch döôùi mang daáu (-)Khi aáy kích thöôùc danh nghóa cuûa vaät reøn treân baûn veõ seõ ñöôïc ghi nhö sau:

t

d

t

d hayDd D

)(

Trong reøn töï do thöôøng cho dung sai ñoái xöùng, nghóa laø:

2

d t

Trò soá dung sai reøn phuï thuoäc vaøo kích thöôùc cuûa vaät reøn, trò soá cuûa löôïng dö, trìnhñoä tay ngheà cuûa thôï reøn, chaát löôïng duïng cuï vaø ñoà gaù gia coâng, yeâu caàu ñoái vôùi ñoä chínhxaùc gia coâng, phöông phaùp gia coâng.

Dung sai reøn coù theå tra baûng trong soå tay reøn daäp hoaëc tính theo coâng thöùc kinhnghieäm sau:

- Dung sai ñoái vôùi ñöôøng kính hay caïnh D:D = ( 0,028 D+0,0004 L+ 0,5 mm)- Dung sai ñoái vôùi chieàu daøi L:

L = (0,03 D + 0,003 L + 1,2 mm)Sô ñoà bieåu dieãn kích thöôùc, löôïng dö vaø dung sai vaät reøn nhö hình 2-48.

T r uï c

c h i t i e á t

Kích thöôùc danh nghóa cuûa chi t ieát d

Kích thöôùc danh nghóa cuûa vaät reøn DD= d +

Kích thöôùc lôùn nhaát cuûa vaät reøn Dmax

Dmax= D + t = d+ + t Kích thöôùc nhoû nhaát cuûa vaät reøn Dmin

Dmin= D - d = d+ min

Löôïng dö nhoû nhaát theo moät phía 2

min

Löôïng dö danh nghóatheo moät phía /2

Löôïng dö lôùn nhaát theo moät phía2

max

Dung sai theo theo moät phía2

Sai leäch treân theo moät phía2

t

Sai leäch döôùi theo moät phía2

d

Hình 2-48 Sô ñoà bieåu dieãnkích thöôùc, löôïng dö vaødung sai vaät reøn.



3. Löôïng theâm:

Löôïng theâm (löôïng thöøa) laø phaàn kim loaïiñöôïc laáy taêng leân so vôùi löôïng dö vaø dung sai ñeå ñôngiaûn hoùa chi tieát reøn (hình 2-49).

Löôïng theâm chæ coù nghóa khi noù taïo ñieàu kieänreøn töï do ñöôïc hay reøn töông ñoái deã daøng. Neáu löôïngthöøa laáy khoâng ñuùng thì laõng phí kim loaïi vaø aûnhhöôûng khoâng toát cho gia coâng caét goït tieáp theo.

4. Baûn veõ vaät reøn.

Treân cô sôû hình daùng vaø kích thöôùc cuûa baûn veõ chi tieát, sau khi xaùc ñònh ñöôïc löôïngdö, dung sai, löôïng theâm, ta tieán haønh veõ baûn veõ vaät reøn. Treân baûn veõ vaät reøn hình 2-50thöôøng duøng:

- Neùt ñaäm bieåu thò ñöôøng bao quanh vaät reøn theo kích thöôùc danh nghóa cuûa vaät reøncoù ghi dung sai reøn cho pheùp.

- Ñöôøng bao chi tieát (vaät reøn sau khi gia coâng caét goït) bieåu thò baèng neùt chaám gaïch,neùt ñöùt hoaëc neùt nhoû veõ choàng leân baûn veõ vaät reøn.

Kích thöôùc cuûa chi tieát sau khi gia coâng caét goït ñeå trong ngoaëc ñôn döôùi kích thöôùcvaät reøn hoaëc khoâng ghi. Khoaûng hôû giöõa ñöôøng bao vaät reøn vaø ñöôøng bao chi tieát sau khigia coâng laø phaàn kim loaïi ñöôïc caét boû coù theå gaïch cheùo hoaëc ñeå troáng. Caùc kích thöôùc loã ôûvò trí khoâng ñoái xöùng phaûi ghi roõ vò trí taâm loã.

c.Xaùc ñònh khoái löôïng vaät reøn vaø phoâi reøn. 1. Xaùc ñònh khoái löôïng vaät reøn ( Gvr):

Gvr = Vvr.

ÔÛ ñaây: Vvr - Theå tích vaät reøn tính theo kích thöôùc cuûa baûn veõ vaät reøn.

- Khoái löôïng rieâng cuûa kim loaïi.

Hình 2-49 Vaät reøn caàn coùlöôïng dö vaø löôïng theâm.

Hình 2-50 Baûn veõ vaät reøn.



2. Xaùc ñònh khoái löôïng phoâi reøn ( Gpr ):

Phoâi duøng ñeå reøn coù theå choïn töø phoâi theùp ñuùc hay theùp caùn. Do ñoù, caùch xaùc ñònhkhoái löôïng phoâi coù khaùc nhau.

- Phoâi ñuùc: Khoái löôïng thoûi ñuùc Gpñ tính theo coâng thöùc sau:

Gpñ = Gvr + Gbv + Gch + Gñ + Gc + Gm ÔÛ ñaây:

Gpñ - Khoái löôïng phoâi ñuùc (kg).Gvr - Khoái löôïng vaät reøn (kg).Gbv - Khoái löôïng bavia. Khi reøn khuoân ñôn giaûn:

Gbv = ( 05%) Gpñ (kg)Gch - Khoái löôïng kim loaïi chaùy hao khi nung.Nung laàn ñaàu: Gch = ( 23%) Gpñ (kg)Nung moãi laàn sau: Gch = ( 11,5%) Gpñ (kg)

Gñ - Khoái löôïng ñaàu thoûi ñuùc coù loõm co vaø ta ïp chaát caàn caét boû.- Ñoái vôùi theùp caùcbon: Gñ = ( 15 25%) Gpñ (kg)

- Ñoái vôùi theùp hôïp kim: Gñ = 35% Gpñ (kg)Gc - Khoái löôïng ñaùy thoûi ñuùc coù laãn taïp chaát caàn caét boû.

- Ñoái vôùi theùp caùcbon: Gc = ( 5 7%) Gpñ (kg)- Ñoái vôùi theùp hôïp kim: Gñ = ( 7 10%) Gpñ (kg)

Gm - Khoái löôïng lôùp chöa thaáu khi coù ñoät loã:Gm = ( 0 12%) Gpñ (kg)

- Phoâi theùp caùn: khoái löôïng cuûa thoûi theùp ñeå cheá taïo vaät reøn cho tröôùc coù theå xaùcñònh theo coâng thöùc:

Gpc = Gvr + Gch + GcbGpc - Khoái löôïng phoâi caùn (kg).Gch - Khoái löôïng kim loaïi bò chaùy hao khi nung.Gcb -Khoái löôïng phaàn caét boû laàn cuoái cuøng tröôùc khi hoaøn thaønh chi tieát (phaàn naøy

khoâng tính neáu reøn baèng phöông phaùp choàn).Ñoái vôùi chi tieát thoâng thöôøng Gch + Gcb = (10 12%) Gpc Ñoái vôùi chi tieát phöùc taïp Gcb töø yeâu caàu chieàu daøi phaàn ñuoâi thöøa toái thieåu caàn caét

boû (L)Khi reøn treân maùy buùa: LD = 0,35D + 13 mm (cho phoâi hình truï).

La = 0,25a + 25 mm (cho phoâi coù tieát dieän hình chöõ nhaät)

Khi reøn treân maùy eùp: LD = 0,25D + 25 mm (cho phoâi hình truï).La = 0,133a + 50 mm (cho hình chöõ nhaät).

Trong ñoù: D, a - Ñöôøng kính hoaëc caïnh phoâi.

d. Xaùc ñònh kích thöôùc phoâi reøn.

1. Xaùc ñònh theå tích phoâi. Sau khi tính toaùn ñöôïc khoái löôïng phoâi reøn, caên cöù vaøokhoái löôïng rieâng kim loaïi . Ta xaùc ñònh theå tích phoâi Vph.



ph ph V D 3)0,18,0(

ph ph V a 3)9,075,0(

qch

ph

ph F

V L

2. Tieát dieän phoâi:

Ñeå xaùc ñònh kích thöôùc phoâi, ta tính tieát dieän phoâi. Dieän tích tieát dieän phoâi tuøythuoäc vaøo loaïi nguyeân coâng cô baûn laø vuoát hay choàn vaø tyû soá reøn K. Ta xeùt 2 tröôøng hôïp:

- Neáu reøn chuû yeáu baèng nguyeân coâng vuoát ta choïn tieát dieän phoâi Fph xuaát phaùt töøñieàu kieän baûo ñaûm tyû soá reøn sao cho deã reøn vaø caûi taïo ñöôïc thôù kim loaïi, ta xaùc ñònh tieát

dieän phoâi Fph theo coâng thöùc:

Fph = K Fmax ÔÛ ñaây: K - Tyû soá reøn laø tyû soá giöõa tieát dieän phoâi vaø tieát dieän vaät reøn.

Fmax - Dieän tích tieát dieän lôùn nhaát cuûa vaät reøn.

- Neáu reøn theo nguyeân coâng chuû yeáu laø choàn:

Tyû soá reøn K ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

Khi vuoát nhieàu laàn chieàu daøi phoâi töø Lo ñeán L1, L2,… Ln

Khi choàn nhieàu laàn töø chieàu cao phoâi Ho ñeán H1, H2,… Hn

Trong ñoù Ko laø tyû soá reøn saün coù cuûa phoâi qua nguyeân coâng reøn phoâi, thöôøng ngöôøi

ta choïn Ko = 1,05 1,2.3. Xaùc ñònh chieàu daøi phoâi:

Sau khi tính ñöôïc Fph , ta choïn tieát dieän phoâi gaàn ñuùng theo quy chuaån ( Fqch ) cuûathoûi ñuùc hay thoûi caùn. Töø ñoù chieàu daøi phoâi ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

Caên cöù vaøo Lph vaø soá löôïng phoâi, ta choïn ñöôïc chieàu daøi caàn thieát cuûa thoûi ñuùc haytheùp caùn.

Chuù yù: Khi choàn, töø Vph ta cuõng coù theå xaùc ñònh ñöôøng kính phoâi Dph hay caïnhvuoâng a cuûa phoâi theo bieåu thöùc kinh nghieäm sau:

K

F F ph

max

no

n

n

o

K K K L

L

L

L

L

L K

1

11

21

no

n

n K K K L

H

H

H

H

Ho K

11

2

1

1

ph

ph

GV



V H

DG ch )17,01(7,1

Sau ñoù tieáp tuïc choïn Dph hoaëc a theo quy chuaån vaø xaùc ñònh chieàu daøi phoâi caànthieát.

e. Xaùc ñònh loaïi, soá löôïng vaø thöù töï caùc nguyeân coâng.Sau khi xaùc ñònh kích thöôùc phoâi, ta choïn soá löôïng caùc nguyeân coâng caàn thieát ñeå

reøn vaø saép xeáp caùc nguyeân coâng ñoù theo moät traät töï hôïp lyù nhaát trong moät phieáu coângngheä (baûng). Moãi nguyeân coâng caàn ghi roõ caùc ñieàu kieän kyõ thuaät ñeå ñaûm baûo hoaøn thaønhnguyeân coâng, caùc duïng cuï, ñoà gaù vaø thieát bò caàn thieát.

f. Tính cheá ñoä nung noùng vaø laøm nguoäi.Cheá ñoä nung bao goàm: nhieät ñoä baét ñaàu gia coâng vaø keát thuùc gia coâng, toác ñoä nung

vaø thôøi gian nung vaø giöõ nhieät, soá laàn nung, choïn caùch xeáp phoâi trong loø, cheá ñoä laøm nguoäivaät reøn (xem chöông nung noùng kim loaïi).

g. Choïn maùy gia coâng hôïp lyù.Reøn töï do coù theå tieán haønh treân maùy buùa hoaëc maùy eùp. Caên cö vaøo khoái löôïng vaät

reøn, naêng suaát gia coâng, ñoä phöùc taïp cuûa chi tieát maø ngöôøi ta choïn coâng suaát maùy hôïp lyù.Vì caùc maùy reøn daäp ñaõ ñöôïc quy chuaån hoùa do ñoù vieäc choïn maùy ta chæ döïa vaøo ñaëc tröngchuû yeáu cuûa noù laø khoái löôïng phaàn rôi (maùy buùa) hay löïc eùp caàn thieát ( maùy eùp).

- Khi choàn treân maùy buùa.Khoái löôïng phaàn rôi maùy buùa xaùc ñònh theo coâng thöùc:

Trong ñoù: D, H - Ñöôøng kính vaø chieàu cao phoâi.(mm)ch - ÖÙng suaát chaûy kim loaïi ôû nhieät ñoä choàn. - Möùc ñoä bieán daïng sau 1 nhaùt ñaäp.

laáy k = 0,025 cho vaät reøn lôùn baèng theùp.k = 0,060 cho vaät reøn nhoû baèng theùp.V – theå tích phoâi.

- Khi vuoát treân maùy buùa:Khoái löôïng phaàn rôi maùy buùa xaùc ñònh theo coâng thöùc:

Trong ñoù: - Heä soá hình daïng ñaàu buùa (ñaàu buùa phaúng = 1; ñaàu buùa troøn = 1,25)

l - böôùc vuoát.h, b chieàu cao, chieàu roäng phoâi.ch – Giôùi haïn chaûy ôû nhieät ñoä reøn. - möùc ñoä bieán daïng sau moãi nhaùt ñaäp. Ñoái vôùi theùp = 0,03.

Caên cöù khoái löôïng phaàn rôi hay löïc eùp ñöôïc tính toaùn choïn maùy buùa hay maùy eùp,tieáp ñeán choïn duïng cuï vaø thieát bò caàn thieát khaùc nhö: loø nung, duïng cuï taïo hình, duïng cuïkeïp chaët, duïng cuï ño…

)()17,01(7,1 kg l bhh

l vG ch



4.3 Reøn khuoân (Daäp theå tích).

4.3.1 Khaùi nieäm chung veà reøn khuoân

Reøn khuoân hay coøn goïi la ø daäp khoái hay daäp theå tích laø phöông phaùp bieán daïng kimloaïi ôû trong khuoân, söï bieán daïng cuûa kim loaïi bò haïn cheá theo moïi chieàu bôûi beà maët cuûaloøng khuoân (hình 2-51a).

Khi bieán daïng döôùi taùc duïng cuûa maùy buùa (hay maùy nhoùm 1) hoaëc maùy reøn ngangthöôøng goïi laø reøn khuoân, coøn döôùi taùc duïng cuûa caùc loaïi eùp (maùy eùp thuûy löïc, maùy eùp ma

saùt truïc vít hoaëc maùy eùp truïc khuyûu) thì thöôøng goïi laù daäp khoái hay daäp theå tích.Sô ñoà keát caáu chung cuûa boä khuoân ñöôïc trình baøy treân hình 2-51b. Khuoân treân 1 vaø

khuoân döôùi 3 ñöôïc baét chaët vaøo ñaàu buùa vaøo ñe nhôø chuoâi ñuoâi eùn 4. Loøng khuoân 5 coùhình daùng gaàn gioáng hình bao cuûa chi tieát gia coâng. Chung quanh loøng khuoân doïc theo beàmaët phaân caùch giöõa khuoân treân vaø khuoân döôùi coù cöûa vaønh bieân 6 vaø raõnh chöùa vaønh bieân2.

Quaù trình bieán daïng cuûa phoâi trong loøng khuoân coù theå phaân thaønh 3 giai ñoaïn:

- Giai ñoaïn ñaàu chieàu cao phoâi giaûm, kim loaïi bieán daïng vaø chaûy ra chung quanh.Theo phöông thaúng ñöùng phoâi chòu öùng suaát neùn, coøn theo phöông ngang thì phoâi chòu öùngsuaát keùo.

- Giai ñoaïn hai kim loaïi baét ñaàu leøn kín cöûa vaønh bieân, khoái kim loaïi trong loøngkhuoân baáy giôø bò trôû löïc cuûa loøng khuoân veà moïi phía neân chòu öùng suaá t neùn khoái, maët tieápgiaùp giöõa khuoân treân vaø khuoân döôùi chöa aùp saùt vaøo nhau.

- Giai ñoaïn cuoái laø giai ñoaïn hình thaønh vaønh bieân, kim loaïi chòu öùng suaát neùn 3chieàu moät caùch trieät ñeå, ñieàn ñaày nhöõng phaàn sa âu vaø moûng cuûa loøng khuoân. Phaàn kim loaïi

a) b)

Hình 2-51 a) Reøn khuoân.b) Sô ñoà keát caáu cuûa moät boä khuoân reøn.



thöøa seõ traøn qua cöûa vaønh bieân vaø raõnh chöùa vaønh bieân cho tôùi khi hai beà maët cuûa khuoânaùp

saùt vaøo nhau (vaønh bieân coøn coù teân goïi laø bavia hay ba-vôù).So vôùi reøn töï do, reøn khuoân coù nhöõng ñaëc ñieåm sau:- Söû duïng moät boä khuoân coù hình daùng kích thöôùc loøng khuoân gaàn gioáng vaät gia

coâng.- Ñoä chính xaùc cuûa vaät reøn cao ñaëc bieät laø caùc kích thöôùc theo chieàu cao vaø sai leäch

giöõa hai nöûa khuoân ít. Thoâng thöôøng ñoä boùng cuûa vaät reøn ñaït ñöôïc R z40 Rz10, ñoä chínhxaùc ñaït ñöôïc (0,1 0,05).

- Traïng thaùi öùng suaát ôû vaät gia coâng noùi chung laø neùn khoái do ñoù kim loaïi coù tínhdeûo toát hôn, bieán daïng trieät ñeå hôn, cô tính saûn phaåm cao hôn vaø coù theå gia coâng ñöôïc vaätphöùc taïp hôn.

- Deã cô khí hoùa neân naêng suaát cao hôn reøn töï do.- Heä soá söû duïng vaät lieäu trong reøn khuoân cao hôn reøn töï do.- Thieát bò söû duïng cho reøn khuoân yeâu caàu coù coâng suaát lôùn do ñoù haïn cheá khoái

löôïng vaät reøn, chuyeån ñoäng chính xaùc. Cheá taïo khuoân ñaét tieàn.

Do nhöõng ñaëc ñieåm treân neân reøn khuoân chæ duøng trong saûn xuaát haøng loaït vaø haøngkhoái.

4.3.2 Phaân loaïi caùc phöông phaùp reøn khuoân

a. Phaân loaïi theo traïng thaùi nhieät cuûa phoâi

Reøn khuoân noùng vaø reøn khuoân nguoäi.

- Reøn khuoân noùng laø phöông phaùp reøn khuoân vaø phoâi ñöôïc nung noùng ñeán nhieätñoä reøn (cao hôn nhieät ñoä keát tinh laïi). Phöông phaùp naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi hôn do kimloaïi ñöôïc bieán daïng deã daøng, khaû naêng ñieàn thaáu ñöôïc toát, khoâng yeâu caàu thieát bò coù coâng

suaát cao, khuoân ít moøn. Tuy nhieân, reøn khuoân noùng chaát löôïng beà maët cuûa saûn phaåm bòhaïn cheá, ñoä chính xaùc veà kích thöôùc thaáp, khuoân phaûi chòu nhieät toát, neáu nhieät luyeänkhuoân khoâng toát, khuoân deã nöùt moûi.

Vì vaäy ngöôøi ta thöôøng duøng reøn khuoân noùng ñeå reøn nhöõng chi tieát yeâu caàu ñoäboùng beà maët, ñoä chính xaùc khoâng cao, reøn thoâ hoaëc reøn sô boä tröôùc khi reøn khuoân nguoäi.

- Reøn khuoân nguoäi vôùi phöông phaùp naøy phoâi khoâng nung noùng hoaëc chæ nungnoùng ñeán nhieät ñoä keát thuùc reøn (ñoái vôùi theùp nung ñeán 750 780oC). Vì theá kim loaïi bieándaïng khoù khaên, khaû naêng ñieàn thaáu keùm, ñoøi hoûi coâng suaát thieát bò cao, khuoân choùng moøn,deã gaây öùng suaát dö trong kim loaïi. Öu ñieåm laø chaát löôïng beà maët toát, ñoä chính xaùc veà kích

thöôùc cao, thöôøng duøng ñeå reøn laàn cuoái tröôùc khi ra thaønh phaåm.b. Phaân loaïi theo keát caáu loøng khuoân:

Reøn trong khuoân kín vaø reøn trong khuoân hôû.

- Khuoân hôû laø khuoân coù maët phaân khuoân taïi vuøng tieáp giaùp vôùi vaät gia coâng thaúnggoùc vôùi phöông cuûa löïc taùc duïng. Khuoân coù raõnh vaønh bieân ñeå chöùa phaàn kim loaïi thöøasau khi bieán daïng. Trong quaù trình daäp hai nöûa khuoân luoân coù khe hôû, chuùng chæ ñöôïc



kheùp kín khi quaù trình daäp keát thuùc.Theå tích cuûa phoâi lôùn hôn theå tích vaät reøn neân sau khiñieàn ñaày loøng khuoân kim loaïi chaûy theo cöûa vaønh bieân vaøo raõnh vaønh bieân do ñoù söï bieándaïng cuûa kim loaïi khoâng bò haïn cheá (hình 2-52a).

Maët phaân khuoân laø beà maët tieáp giaùp giöõa hai thaân khuoân, beà maët naøy thoâng thöôønglaø beà maët naèm ngang, nhöng cuõng coù theå maët gaõy khuùc, maët cong hay ñònh hình.

Reøn trong khuoân hôû thì tính deûo cuûa kim loaïi thaáp, söï ñieàn thaáu khoâng cao, kimloaïi thöøa taïo thaønh vaønh bieân laø ñieàu khoâng theå traùnh khoûi, coù khi chieám tôùi 20% khoáilöôïng cuûa phoâi, do ñoù sau khi daäp xong phaûi caét ba via baèng khuoân caét bavia. Yeâu caàucoâng suaát thieát bò lôùn. Nhöng reøn trong khuoân hôû thì vieäc tính toaùn phoâi khoâng yeâu caàuchính xaùc, maët phaân khuoân töông ñoái ñôn giaûn.

- Khuoân kín laø khuoân coù maët phaân khuoân taïi vuøng tieáp giaùp vôùi vaät gia coâng songsong hay gaàn song song vôùi phöông cuûa löïc taùc duïng. Khuoân khoâng coù raõnh vaønh bieân neânvaät reøn khoâng coù ba via, trong quaù trình gia coâng hai nöûa khuoân luoân kheùp kín vôùi nhau(hình 2-52b).

Reøn khuoân kín thì tính deûo cuûa kim loaïi ñöôïc taêng, tính ñieàn thaáu toát, yeâu caàu coâng

suaát thieát bò khoâng lôùn. Tuy nhieân, reøn trong khuoân kín yeâu caàu vieäc tính toaùn phoâi phaûichính xaùc, yeâu caàu chaát löôïng nung noùng phoâi cao.

Trong tröôøng hôïp caùc ñieàu kieän kyõ thuaät reøn trong khuoân kín baûo ñaûm, vaät reøn seõkhoâng coù vaønh bieân vaø ñöôïc goïi laø reøn khuoân khoâng vaønh bieân. Reøn khoâng vaønh bieânkhoâng nhöõng tieát kieäm kim loaïi maø coøn cho pheùp giaûm coâng suaá t yeâu caàu cuûa thieát bò reønkhoaûng 40% so vôùi reøn trong khuoân hôû.

c. Phaân loaïi theo caùch boá trí loøng khuoân treân khoái khuoân:

Theo caùch naøy chia ra: reøn trong khuoân coù moät loøng khuoân vaø reøn trong khuoân coùnhieàu loøng khuoân.

Reøn trong khuoân coù moät loøng khuoân (hình 2-52): phoâi phaûi ñöôïc reøn sô boä tröôùcbaèng reøn töï do, reøn baèng truïc caùn hay truïc reøn hoaëc cuõng coù theå duøng ngay phoâi theùp ñònhhình. Vì vaäy, phöông phaùp naøy chæ ñöôïc öùng duïng ñeå saûn xuaát haøng loaït nhoû. Keát caáu boäkhuoân ñôn giaûn, yeâu caàu coâng suaát thieát bò khoâng cao.

Reøn trong khuoân coù nhieàu loøng khuoân (hình 2-53) thì phoâi ñöôïc ñöa vaøo nhöõngloøng khuoân khaùc nhau, keá tieáp nhau treân cuøng moät khoái khuoân, thieát keá nhöõng boä khuoân

Hình 2-52.Keát caáu loøng khuoân.a. Loøng khuoân hôû.b. Loøng khuoân kín.



naøy phöùc taïp vaø chæ coù theå duøng treân nhöõng maùy coù coâng suaát lôùn. Phöông phaùp reøn khuoânnaøy ñöôïc duøng trong caùc daïng saûn xuaát haøngloaït trung bình vaø lôùn.

d. Phaân loaïi theo thieát bò gia coâng:Ñaây laø caùch phaân loaïi thöôøng duøng

nhaát. Theo caùch naøy chia ra: reøn khuoân treânmaùy buùa reøn khuoân, reøn khuoân treân maùy eùp

thuûy löïc, reøn khuoân treân maùy eùp daäp noùng,reøn treân maùy reøn ngang vaø reøn treân maùychuyeân duøng.

4.3.3 Khaùi quaùt chung quaù trình reønkhuoân moät chi tieát:

Bao goàm caùc böôùc sau:- Caét phoâi lieäu theo kích thöôùc yeâu

caàu.- Nung noùng phoâi lieäu ñeán nhieät ñoä reøn.

- Tieán haønh reøn khuoân: qua moät soá loøng khuoân caàn thieát, söû duïng coâng suaát thieát bòhôïp lyù, qua moät soá laàn nung naøo ñoù nhö ñaõ tính toaùn. Noùi chung ñaây laø quaù trình bieán daïngkim loaïi töø phoâi ban ñaàu ñeán khi ñaõ caét xong lôùp chöa thaáu, ba via, hieäu chænh vaø eùp tinh.

- Laøm saïch vaät reøn khuoân: ñaùnh phaúng maët, maøi gôïn ba via.- Nhieät luyeän ñeå khöû öùng suaát dö trong quaù trình daäp.- Kieåm tra.

4.3.4 Nguyeân lyù thieát keá vaät reøn khuoân treân maùy buùa.

Cô sôû ñeå veõ baûn veõ vaät reøn khuoân treân maùy buùa cuõng xuaát phaùt töø baûn veõ chi tieátvaø phaûi tieán haønh caùc yeáu toá sau:

Keát caáu vaø phöông phaùp reøn khuoân hôïp lyù, vò trí maët phaân khuoân, dung sai vaølöôïng dö, ñoä doác thaønh khuoân, baùn kính goùc löôïn, hình daùng vaø kích thöôùc raõnh vaønh bieân,hình daùng vaø kích thöôùc lôùp chöa thaáu, veõ baûn veõ vaät reøn.

1. Xaùc ñònh keát caáu vaø phöông phaùp reøn khuoân hôïp lyù.

Muïc ñích cuûa vieäc xaùc ñònh phöông phaùp reøn khuoân hôïp lyù ñoái vôùi moät keát caáu chitieát naøo ñoù laø ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naêng suaát vaø chaát löôïng saûn phaåm cao. Muoán vaäy,tröôùc khi veõ baûn veõ vaät reøn phaûi nghieân cöùu kích thöôùc, hình daùng tính chaát laøm vieäc, ñaëcñieåm chòu löïc vaø caùc ñieàu kieän kyõ thuaät khaùc cuûa chi tieát. Maët khaùc phaûi xeùt ñieàu kieän

thieát bò hieän coù cuûa xöôûng ñeå xem khaû naêng coù theå gia coâng treân thieát bò naøo. Do ñoù, caùcvaán ñeà phaûi nghieân cöùu laø:

- Söûa ñoåi keát caáu cuûa chi tieát cho ñôn giaûn deã gia coâng.

- Nhöõng chi tieát coù hình daùng, kích thöôùc gaàn gioáng nhau thì chæ caàn duøng moät loaïichi tieát ñieån hình.

Hình 2-53 Khuoân nhieàu loøng khuoân.



- Nhöõng chi tieát coù keát caáu phöùc taïp coù theå chia nhoû thaønh nhieàu chi tieát ñeå tieäncho vieäc gia coâng, sau ñoù duøng caùc phöông phaùp khaùc nhö haøn, taùn riveâ... ñeå noái gheùpchuùng laïi vôùi nhau.

- Toå hôïp hai hay nhieàu chi tieát ñôn giaûn vôùi nhau thaønh moät chi tieát, sau ñoù caét rathaønh töøng chi tieát rieâng bieät.

- Duøng caùc phoâi theùp caùn ñònh hình coù hình daùng, kích thöôùc gaàn gioáng vaät reøn ñeåcoâng ngheä reøn ñöôïc deã daøng.

- Taän löôïng giaûm löôïng dö cho gia coâng caét goït baèng caùch söû duïng moät soá nguyeâncoâng daäp tinh chính xaùc (Ví duï: eùp tinh, eùp nghieàn…).

2. Xaùc ñònh vò trí maët phaân khuoân.

Maët phaân khuoân laø ranh giôùi cuûa 2nöûa khuoân treân vaø khuoân döôùi. Vieäc choïnmaët phaân khuoân coù aûnh höôûng raát lôùn tôùi quaùtrình coâng ngheä reøn khuoân. Khi xaùc ñònh neântheo caùc nguyeân taéc sau:

- Phaûi baûo ñaûm laáy ñöôïc vaät reøn rakhoûi loøng khuoân ñöôïc deã daøng (hình 2-54a,b). Muoán vaäy thaønh beân cuûa vaät reøn yeâucaàu khoâng coù phaàn loõm.

- Phaûi baûo ñaûm loøng khuoân roäng vaønoâng nhaát ñeå kim loaïi deã ñieàn ñaày khuoân(hình 2-54c,d). Tuy nhieân neáu choïn chu vilôùn nhaát cuûa vaät reøn laøm maët phaân khuoân thìlaïi toán kim loaïi vaøo khe ba via, löïc maùy caàn

phaûi lôùn hôn môùi ñaûm baûo aùp löïc rieâng. Vìvaäy khi gaëp vaät phöùc taïp caàn phaûi choïn maëtphaân khuoân toái öu.

- Choïn maët phaân khuoân sao cho deãphaùt hieän söï cheânh leäch loøng khuoân khi raùpkhuoân (hình 2-54e). Nghóa laø khoâng neânchoïn ôû nhöõng vò trí vaät reøn thay ñoåi tieát dieänñoät ngoät.

- Khi choïn maët phaân khuoân toát nhaátlaø choïn maët phaúng, khoâng neân choïn maët baächoaëc cong (hình 2-54g). Phaàn phöùc taïp cuûavaät reøn (gaân moûng, thaønh moûng cao…)thöôøng boá trí ôû nöûa khuoân treân vì ôû ñoù kimloaïi deã ñieàn ñaày hôn.

Hình 2-54 Caùch choïn maët phaân khuoânhôïp lyù ôû moät soá tröôøng hôïp.



- Choïn maët phaân khuoân sao cho thôù kim loaïi phaân boá hôïp lyù nhaát ñaûm baûo cho vaätgia coâng coù cô tính cao nhaát.

Ví duï 1: Chi tieát hình 2-55a, neáu choïn maët phaân khuoân nhö hình 2-55b thì vöøa ñoätloã ñöôïc, löôïng theâm ít maø taïo ñöôïc thôù uoán laøm cho vaät daäp coù cô tính cao. Neáu choïn maëtphaân khuoân nhö hình 2-55c thì deã thaùo vaät ra khoûi khuoân nhöng thôù kim loaïi phaân boákhoâng ñeàu neân cô tính khoâng toát.

Thöôøng khi H D ngöôøi ta daäp doïc (hình b).

H > D ngöôøi ta daäp ngang (hình c).

Ví duï 2: Chi tieát hình 2-56a daïng con choát hay bò caét taïi tieát dieän I – I. Neáu boá trímaët phaân khuoân taïi tieát dieän I – I thì thôù kim loaïi bò ñöùt ñoaïn ngay treân tieát dieän ñoù laømcho söùc beàn cuûa choát giaûm. Neáu maët phaân khuoân choïn taïi tieát dieän II – II thì söï phaân boáthôù kim loaïi coù khaû naêng choáng laïi söï phaù huûy cuûa chi tieát khi laøm vieäc laøm cho ñoä beàncuûa chi tieát taêng leân.

3. Löôïng dö vaø dung sai:

Noùi chung vaät reøn khuoân coù ñoä boùng chính xaùcveà kích thöôùc chöa ñaït tôùi yeâu caàu cuûa chi tieát. Do ñoù,caàn phaûi theâm löôïng dö vaø dung sai ñeå gia coâng baèngcaét goït tieáp theo. Vieäc xaùc ñònh löôïng dö, dung saiñuùng seõ tieát kieäm ñöôïc kim loaïi vaø baûo ñaûm ñoä chính

H

D

a) b) c)

Hình 2-55 a) Chi tieát. b) Daäp doïc. c) Daäp ngang.

a) b) c)

I I

II II

Hình 2-56

b1 b

h



xaùc gia coâng sau naøy vaø ñoâi khi coøn ñôn giaûn hoùa ñöôïc quaù trình coâng ngheä reøn.

Veà nguyeân taéc xaùc ñònh löôïng dö vaø dung sai cho vaät reøn khuoân töông töï nhö caùchxaùc ñònh löôïng dö vaø dung sai cho vaät reøn töï do, nhöng vì reøn khuoân baûo ñaûm ñoä chính xaùccao hôn neân löôïng dö vaø dung sai cho pheùp choïn nhoû hôn.

Löôïng dö vaø dung sai cho vaät reøn khuoân coøn phuï thuoäc ñoä chính xaùc vaø ñoä oån ñònhcuûa caùc loaïi maùy. Do ñoù, khi tính toaùn hoaëc tra baûng trong caùc soå tay caàn chuù yù choïn theoloaïi maùy ñöôïc duøng ñeå reøn.

- Löôïng dö gia coâng cô (): Löôïng dö trong maët phaúng ngang ( maët phaúng thaúnggoùc vôùi phöông cuûa löïc taùc duïng) lôùn hôn theo chieàu cao vaät gia coâng ( vì kích thöôùc vaätgia coâng theo phöông naèm ngang thöôøng lôùn hôn theo chieàu doïc ñeå ñaûm baûo loøng khuoânroäng vaø noâng nhaát vaø khuoân deã bò xeâ dòch, khoâng aên khôùp giöõa hai nöûa khuoân).

- Dung sai (): Nhöõng sai leäch naøy coù theå do daäp chöa thaáu heát chieàu cao, kim loaïikhoâng khoâng ñieàn ñaày heát vaøo loøng khuoân laøm cho vaät gia coâng bò thieáu huït, khuoân moønvaät bò sai kích thöôùc…Dung sai coù theå tra baûng soå tay coâng ngheä cheá taïo maùy hoaëc tínhtheo coâng thöùc sau:

Dung sai theo chieàu cao:Sai leäch treân t = ( 0,7 1) Sai leäch döôùi d = ( 0,4 0,6) Dung sai theo chieàu ngang:Sai leäch treân t = ( 0,6 0,9) Sai leäch döôùi d = ( 0,5 0,8) laø löôïng dö gia coâng cô.

4. Raõnh ba via (Raõnh vaønh bieân):

Khi reøn trong khuoân loøng hôû, vaønh bieân cuûa loøng khuoân bao giôø cuõng coù moät raõnh

ñeå chöùa kim loaïi thöøa laø raõnh ba via.Raõnh ba via thöôøng duøng nhaát coù daïng nhö hình 2-57. Noù goàm coù khe ba via vaøraõnh ba via, vuøng khe ba via ôû nöûa khuoân treân thöôøng laøm moät ñoaïn thaúng coù chieàu caøi b.Chieàu cao khe ba via coù trò soá h thöôøng phaân boá ñoái xöùng qua maët phaân khuoân. Raõnh bavia ôû nöûa khuoân döôùi laøm phaúng, coøn ôû nöûa khuoân treân laøm loõm theâm vaøo moät khoaûng b1.Khi laøm vieäc khuoân döôùi thöôøng tieáp xuùc vôùi kim loaïi noùng, laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao hôn,mau moøn hôn. Keát caáu raõnh ba via nhö vaäy ñaûm baûo giaûm ma saùt, giaûm moøn cho nöûakhuoân döôùi, giaûm ma saùt giöõa kim loaïi vaø voøng khe ba via. Do ñoù giaûm coâng cheá taïokhuoân.

Chieàu cao khe ba via:

FVR - Dieän tích hình chieáu vaät reøn treân maët phaân khuoân (mm2).Chuù yù: Vuøng naøo cuûa vaät reøn kim loaïi khoù bieán daïng, ñeå laøm kim loaïi bieán daïng

toát hôn caàn taêng trôû löïc bieán daïng baèng caùch giaûm chieàu cao khe ba via h.

Theå tích raõnh vaønh bieân (Vbv):

)(015,0 mm F h VR



Vbv = .S.LÔÛ ñaây: - laø heä soá kim loaïi ñieàn ñaày khuoân.

Vaät ñôn giaûn = 0,3Vaät trung bình = 0,5Vaät phöùc taïp kim loaïi khoù ñieàn ñaày khuoân = 0,7S - Dieän tích tieát dieän ngang raõnh ba via.L - Chieàu daøi chu vi vaät reøn tính theo troïng taâm tieát dieän ngang raõnh ba via.

Ñoái vôùi vaät lôùn sau khi tính caàn taêng theâm 20%.5. Ñoä nghieâng thaønh khuoân (ñoä nghieâng thaønh vaät reøn)

Muïc ñích taïo cho thaønh vaät reøn coù ñoä nghieâng laø ñeå kim loaïi deã ñieàn ñaày khuoân vaødeã laáy vaät reøn ra khoûi khuoân.

Nhöng neáu laáy ñoä nghieâng quaù lôùn seõ gaây laõng phí kim loaïi. Trò soá ñoä nghieâng phuïthuoäc vaøo caùc yeáu toá sau:

- Phöông phaùp ñaåy kim loaïi vaøo loøng khuoân, phöông phaùp thaùo vaät reøn ra khoûikhuoân.

- Kích thöôùc, hình daùng beân ngoaøi cuûa vaät reøn vaø ñoä co ruùt cuûa kim loaïi.- Nhieät ñoä khi keát thuùc reøn khuoân vaø toác ñoä laøm nguoäi vaät reøn.- Khuoân treân vaø khuoân döôùi: Goùc nghieâng thaønh khuoân ôû nöûa khuoân treân caàn laøm

lôùn hôn ôû nöûa khuoân döôùi. Vì ôû nöûa khuoân treân ñoä nghieâng nhoû hoaëc khi loøng khuoân moønñoä boùng giaûm ñi, ma saùt giöõa vaät gia coâng vaø khuoân lôùn, vaät daäp deã dính vaøo khuoân. Khiñaàu buùa nhaác leân vaät daäp bò nhaác leân theo, nhöng chuùng deã bò rôi, khi aáy nhöõng nhaùt daäptieáp theo deã laøm vaät daäp cheäch khoûi khuoân vaø gaây vôõ khuoân.

- Thaønh khuoân trong vaø thaønh khuoânngoaøi: Goùc nghieâng thaønh khuoân trong (1 ) caàn

laøm lôùn hôn goùc nghieâng thaønh khuoân ngoaøi (2 )vì khi nguoäi kim loaïi co laïi deã boùc ra ngay caùcthaønh khuoân ngoaøi nhöng laïi eùp vaøo caùc thaønhtrong cuûa khuoân (hình 2-58). Trò soá ñoä nghieângtrong 1 vaø ñoä nghieâng ngoaøi 2 coù theå laáy theokinh nghieäm sau :

Thaønh trong: 1 = 5o 15o Thaønh ngoaøi: 2 = 3o 13o .

6. Baùn kính goùc löôïn

Taùc duïng cuûa vieäc taïo baùn kính goùc löôïntaïi nhöõng phaàn chuyeån tieáp cuûa vaät reøn laø ñeå:

- Laøm cho kim loaïi trong loøng khuoân dichuyeån deã daøng .

- Traùnh cho vaät reøn khoûi bò nöùt, bò taät gaápneáp.

- Naâng cao söùc beàn vaø tuoåi thoï cuûa khuoân

1 2

h

Hình 2-58 Thaønh khuoân trongvaø ngoaøi.

Hình 2-59 Baùn kính goùc luôïn.

r



Baùn kính löôïn chia laøm hai loaïi: Baùn kính löôïn trong vaø baùn kính löôïn ngoaøi (hình2-59).

Baùn kính löôïn ngoaøi r laø baùn kính ôû nhöõng choã öùng vôùi phaàn loài ra cuûa vaät reøn. Baùnkính löôïn trong R laø baùn kính ôû nhöõng choã öùng vôùi phaàn loõm vaøo cuûa vaät reøn.

Trò soá baùn kính löôïn R, r phaûi laáy hôïp lyù. Neáu baùn kính r nhoû thì kim loaïi khoù ñieànñaày vaøo vò trí töông öùng cuûa loøng khuoân. Maët khaùc khi nhieät luyeän khuoân, choã goùc löôïn deãbò nöùt hoaëc khi reøn do öùng suaát nhieät ta äp trung lôùn khuoân cuõng deã bò nöùt.

Neáu baùn kính löôïn trong R nhoû quaù seõ daãn ñeán phaàn khuoân öùng vôùi noù seõ maumoøn, thaäm chí coù theå laøm cho thaønh khuoân deã bò gaõy hoaëc nöùt. R nhoû quaù cuõng deã sinh rataät gaáp neáp khi kim loaïi ñieàn ñaày khuoân.

7. Xaùc ñònh kích thöôùc vaø hình daùng lôùp chöa thaáu cuûa loã.

Khi reøn khuoân, neáu vaät reøn coù loã vôùi kích thöôùc ñuû ñieàu kieän ñeå taïo loã ñöôïc thìvieäc taïo loã trong khuoân chæ coù theå thöïc hieän ñöôïc döôùi daïng loã chöa thaáu heát nhö hình 2-60. Vieäc ñeå laïi lôùp chöa thaáu nhaèm baûo veä ñoä chính xaùc vaø ñoä beàn cuûa khuoân. Lôùp chöathaáu naøy seõ ñöôïc caét ñi cuøng vôùi vieäc caét ba via hoaëc khi tieän boùc lôùp löôïng dö trong. Hìnhdaùng vaø kích thöôùc cuûa lôùp chöa thaáu naøy tuøy theo hình daùng vaø kích thöôùc cuûa vaät reøn.

Chieàu daøy S cuûa lôùp chöa thaáu coùtheå tính baèng coâng thöùc kinh nghieäm sau:

Trong ñoù: h - Chieàu saâu moät phíacuûa loã (mm)

D - Ñöôøng kính loã (mm)Loã chöa thaáu coù theå laøm ôû moät hoaëc

hai phía.8. Baûn veõ vaät reøn khuoân:Sau khi xaùc ñònh ñöôïc caùc yeáu toá nhö maët phaân khuoân, löôïng dö, dung sai, baùn kính

löôïn…ta tieán haønh veõ baûn veõ vaät reøn khuoân.- Baûn veõ vaät reøn khuoân quy öôùc veõ baèng neùt ñaäm, chi tieát veõ neùt ñöùt, muïc ñích ñeå

tieän cho vieäc bieåu thò löôïng dö caét goït (ví duï ôû hình 2-61).- Kích thöôùc cuûa chi tieát coù theå ghi beân döôùi kích thöôùc vaät reøn.- Baûn veõ vaät reøn thöôøng veõ vôùi tyû leä 1:1, neáu lôùn quaù veõ tyû leä 1:2.

)(6,0525,045,0 mmhh DS

Dd

S

h

Hình 2-60 Lôùp chöa thaáu cuûa loã.

450 600 500

9 0

1 4 0

9 0

RZ20

RZ20

RZ20

R Z 4 0

R Z 4 0

R Z 4 0

a) Baûn veõ chi tieát.

7,1

3455

7,1

3505

1 4 8 + 4 , 4 - 1 , 8

9 8 + 4 , 2 - 1 , 6

9 8 + 4 , 2 - 1 , 6

T

D

5,3

5,1605

b) Baûn veõ vaät reøn.



ph

ph

ph L

V F

)3,105,1(

ph

ph

GV

9.Xaùc ñònh khoái löôïng vaø kích thöôùc phoâi reøn:

a. Xaùc ñònh khoái löôïng phoâi:

Khoái löôïng cuûa phoâi xaùc ñònh theo coâng thöùc:

Gph = Gvr + Gbv + Gch + Gcht (kg)

Gvr - Khoái löôïng vaät reøn, xaùc ñònh theo baûn veõ vaät reøn keå caû löôïng dö, dung sai (Kg).Gbv - Khoái löôïng ba via tính theo theå tích raõnh ba via (Kg). Khi reøn coù ba via, kim loaïi chæñieàn ñaày raõnh ba via khoaûng 30% 70% tuøy theo ñoä chính xaùc cuûa vaät reøn.Gch - Khoái löôïng kim loaïi bò chaùy hao khi nung (kg), thöôøng laáy G ch = (3 4)%Gvr Gcht - Khoái löôïng cuûa lôùp kim loaïi chöa thaáu trong tröôøng hôïp chi tieát coù loã, xaùc ñònh theokích thöôùc lôùp chöa thaáu.

b. Xaùc ñònh kích thöôùc phoâi: Treân cô sôû khoái löôïng phoâi ñöôïc tính , xaùc ñònh kích thöôùc phoâi nhö sau:- Ñoái vôùi vaät reøn coù tieát dieän ngang theo chieàu daøi khoâng thay ñoåi nhieàu laém, coù

theå xaùc ñònh tieát dieän phoâi theo coâng thöùc sau :

(mm2)

Vph - theå tích phoâi (mm3):

- Khoái löôïng rieâng cuûavaät lieäu phoâi (kg/dm3)

Lph - Chieàu daøi phoâi, choïn tröôùc (mm)

- Ñoái vôùi vaät reøn coù tieát dieän thay ñoåi nhieàu thì tính:Fph = (0,6 1).Fmax (mm2)Fmax - Dieän tích lôùn nhaát cuûa vaät reøn bao goàm caû ba via.

10. Xaùc ñònh khoái löôïng phaàn rôi cuûa buùa

Khoái löôïng phaàn rôi maùy buùa quyeát ñònh aùp löïc bieán daïng rieâng, vì theá noù ñöôïcxaùc ñònh döïa chuû yeáu vaøo tieát dieän vaät reøn.

Khoái löôïng phaàn rôi maùy buùa(G) tính theo coâng thöùc sau:

Vôùi maùy buùa taùc duïng keùp:G = 4F(Kg)Vôùi maùy buùa taùc duïng ñôn: G = 6F (Kg)F - Dieän tích tieát dieän vaät reøn keå caû ba via ôû maët phaân khuoân (cm2).

11. Caùc nguyeân coâng ñieån hình cuûa coâng ngheä reøn khuoân:Treân cô sôû vieäc choïn caùc nguyeân coâng cuûa quaù trình reøn chi tieát, ta tieán haønh thieát

keá loøng khuoân cho phuø hôïp vôùi nguyeân coâng reøn ñoù.



Loøng khuoân reøn coù theå chia laøm 3 loaïi lôùn: Loøng khuoân cheá taïo phoâi (chuaånbò), loøng khuoân reøn vaø loøng khuoân caét. Trong moãi loaïi laïi chia thaønh nhieàu kieåu khaùcnhau.

Döôùi ñaây laø moät soá loøng khuoân thöôøng duøng:- Loøng khuoân vuoát : laø loøng khuoân ñeå thöïc hieän nguyeân coâng vuoát: laøm giaûm tieát

dieän ngang vaø taêng chieàu daøi phoâi (hình 2-62b).- Loøng khuoân eùp tuï: laø loøng khuoân laøm taêng tieát dieän ôû moät choã naøy baèng caùch

giaûm tieát dieän ôû moät choã khaùc cuûa phoâi maø khoâng thay ñoåi chieàu daøi phoâi (hình 2-62a).

- Loøng khuoân uoán: Uoán laø nguyeân coâng chuaån bò, taïo neân vaät reøn coù ñöôïc truïc cong( hình 2-63a).

- Loøng khuoân choàn thoâ : Laø loøng khuoân cheá taïo phoâi duøng ñeå choàn phoâi, ñoâi khiduøng ñeå ñoät loã vaø eùp.

- Loøng khuoân reøn döï bò (hình 2-63b) Laø loaïi loøng khuoân reøn duøng ñeå nhaän ñöôïchình

daùng vaät reøn gaàn gioáng nhö loøng khuoân reøn tinh, nhöng coøn moät vaøi phaàn ñoùng vai troø döïbò cho reøn tinh.

- Loøng khuoân reøn thoâ: laø loaïi loøng khuoân reøn coù hình daùng kích thöôùc gaàn gioángloøng khuoân tinh, khoâng coù raõnh vaønh bieân, söû duïng vôùi muïc ñích naâng cao tuoåi thoï cuûaloøng khuoân tinh.

a) b)

Hình 2-62 a) Hình daùng loøng khuoân eùp tuï. b) Loøng khuoân vuoát.

a) b)

Hình 2-63 a) Loøng khuoân uoán cong. b) Loøng khuoân reøn döï bò vaø loøng khuoân reøn tinh.



Loøng khuoân thoâ thöôøng duøng cho vaät reøn coù hình daùng phöùc taïp, kim loaïi bieándaïng töông ñoái khoù khaên.

- Loøng khuoân tinh (loøng khuoân reøn cuoái cuøng ) hình 2-63b. Laø loøng khuoân reøn cuoáicuøng quyeát ñònh hình daùng, kích thöôùc vaät reøn theo ñuùng nhö baûn veõ yeâu caàu.

Loøng khuoân tinh coù hình daïng kích thöôùc gioáng vaät reøn, coù raõnh ba via ñeå chöùa kimloaïi thöøa.

12.Hình daùng vaø kích thöôùc khoái khuoân:

a. Boá trí loøng khuoân treân khoái khuoân

Sau khi ñaõ xaùc ñònh ñöôïc qui trình coâng ngheä vaø thieát keá caùc loøng khuoân, ta tieánhaønh boá trí loøng khuoân. Soá löôïng loøng khuoân phuï thuoäc vaøo qui trình coâng ngheä, tính chaátdaïng saûn xuaát vaø caùc yeâu caàu kyõ thuaät khaùc. Thöôøng coù hai loaïi:

- Khuoân coù moät loøng khuoân (hình 2-51).

- Khuoân coù nhieàu loøng khuoân (hình 2-53)Treân khuoân coù nhieàu loøng khuoân coù theå boá trí caû loøng khuoân thoâ laãn loøng khuoân

tinh. Caùc loøng khuoân naøy khi boá trí leân khoái khuoân phaûi baûo ñaûm yeâu caàu trung taâm loøng

khuoân truøng vôùi trung taâm khoái khuoân vaø phaûi truøng vôùi trung taâm caùn buùa .Neáu boá trí khoâng hôïp lyù seõ laøm giaûm ñoä chính xaùc cuûa thieát bò, giaûm ñoä chính xaùc

khuoân reøn vaø giaûm tuoåi thoï cuûa khuoân. Tuy nhieân, tröôøng hôïp khuoân coù nhieàu loøng khuoânkhaùc nhau thì hieän töôïng leäch taâm khoâng theå traùnh khoûi ñöôïc, nhöng phaûi boá trí hôïp lyù ñeåsöï leäch taâm caøng ít caøng toát.

Ví duï: Treân hình 2-53 bieåu dieãn khoái khuoân coù nhieàu loøng khuoân ñeå reøn thanhtruyeàn cong goàm 1 loøng khuoân tinh, 1 loøng khuoân thoâ vaø 3 loøng khuoân vuoát, choàn, uoán.Trong ñoù, loøng khuoân tinh naèm gaàn taâm cuûa khoái khuoân nhaát (taâm cuûa loøng khuoân tinhñeán taâm khoái khuoân baèng 1/3 khoaûng caùch trung taâm 2 loøng khuoân tinh vaø thoâ vì tính chaát

chòu löïc cuûa loøng khuoân tinh lôùn gaáp 2 laàn loøng khuoân thoâ). Taát caû taâm cuûa caùc loøng khuoânvaø taâm cuûa khoái khuoân ñeàu naèm treân cuøng ñöôøng thaúng.

b. Chieàu daøy thaønh khuoân vaø hình daùng kích thöôùc khuoân:

Chieàu daøy thaønh khuoân S vaø S1 (hình 2-64a) ñöôïc xaùc ñònh theo caùc coâng thöùc vaøbieåu ñoà trong caùc soå tay reøn daäp. Nhöng khi tính toaùn thì S vaø S1 toái thieåu khoâng ñöôïc nhoûhôn 10 mm. Kích thöôùc chieàu daøi, chieàu roäng khoái khuoân phaûi caên cöù vaøo soá löôïng loøngkhuoân, söï boá trí loøng khuoân . Kích thöôùc chieàu cao khoái khuoân phuï thuoäc vaøo vaät reøn vaøqui chuaån ñuoâi eùn (hình 2-64b) tham khaûo trong caùc soå tay reøn daäp.

Hình 2-64 a) Chieàu daøy vaø ñoä nghieâng thaønh cuûa khuoân reøn.b) Hình daùng cuûa khuoân reøn treân maùy buùa.

a) b)



c.Vaät lieäu laøm khuoân:

Khuoân reøn treân maùy buùa chòu va ñaäp, laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao, aùp suaát lôùn, ma saùtnhieàu neân yeâu caàu vaät lieäu laøm khuoân phaûi coù ñoä beàn cao, chòu nhieät, chòu maøi moøn cao.Deå laøm khuoân thöôøng söû duïng caùc loaïi vaät lieäu sau:

Reøn treân maùy buùa loaïi nheï: 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrNiSiW ñoä cöùng HB = 388 444.

Reøn treân buùa loaïi vöøa: nhö treân vôùi ñoä cöùng HB = 352 388Reøn treân buùa loaïi lôùn: 40Cr3WMoV, 40Cr5MoVSi vaø 40Cr4MoWVSi vôùi ñoä cöùng

HRC = 45 50 (HB = 429 477).

4.3.5 Ñaëc ñieåm coâng ngheä reøn treân maùy buùa:Caùc maùy buùa ñöôïc duøng ñeå reøn khuoân maùy buùa hôi nöôùc, buùa song ñoäng…Öu ñieåm:- Coù theå ñieàu chænh naêng löôïng ñaäp deã daøng do ñoù söû duïng tieän lôïi khi caàn caùc nhaùt

ñaäp nheï trong nguyeân coâng chuaån bò phoâi vaø nhaùt ñaäp maïnh trong nguyeân coâng daäp tinh.- Vì buùa coù haønh trình khoâng coá ñònh neân coù theå daäp ñöôïc nhieàu nhaùt treân moät loøng

khuoân. Ñieàu naøy ñaëc bieät quan troïng khi daäp trong loøng khuoân tinh.- Toác ñoä bieán daïng khi daäp treân maùy buùa raát cao. Ví duï: maùy buùa ñôn coù toác ñoäñaàu buùa ôû thôøi ñieåm bieán daïng tôùi 5 6 m/s, maùy buùa song ñoäng coù toác ñoä tôùi 6 7,5 m/s.Do toác ñoä bieán daïng lôùn khaû naêng truyeàn bieán daïng khoâng trieät ñeå, söï ñieàn thaáu loøngkhuoân chöa cao.

Nhöôïc ñieåm:- Trang bò coàng keành, ñaét tieàn vì maùy buùa coù noài hôi, bình chöùa hôi, moùng maùy lôùn.- Heä soá höõu ích thaáp, toån hao do truyeàn hôi, ma saùt vaø rung ñoäng lôùn.- Naêng suaát lao ñoäng thaáp, ñaëc bieät khi reøn trong khuoân coù nhieàu loøng khuoân vaø khi

reøn chuaån bò thì khoâng söû duïng heát naêng löôïng.- Ñieàu kieän laøm vieäc naëng nhoïc, khoù cô khí hoùa quaù trình saûn xuaát.- Toán kim loaïi vì khuoân daäp treân maùy buùa khoù duøng choát ñaåy neân ñoä nghieâng thaønh

khuoân lôùn.- Ñoä chính xaùc cuûa vaät reøn khoâng cao laém do khi laøm vieäc bò chaán ñoäng neân deã

leäch khuoân.- Rung ñoäng lôùn aûnh höôûng ñeán ñoä chính xaùc caùc maùy xung quanh.- Hay gaõy caùn buùa.Do nhöõng ñaëc ñieåm treân neân reøn khuoân treân maùy buùa chöa ñöôïc söû duïng roäng raõi.

4.3.6 Reøn khuoân treân maùy eùp:

Maùy eùp thöôøng duøng ñeå reøn khuoân laø: maùy eùp truïc khuyûu, maùy eùp ma saùt, maùy eùpthuûy löïc.

1. Reøn khuoân treân maùy eùp truïc khuyûu:a. Öu khuyeát ñieåm cuûa maùy eùp truïc khuyûu so vôùi maùy buùa:Öu ñieåm:- Hieäu suaát cao, heä soá söû duïng naêng löôïng cao hôn maùy buùa 2 laàn



- Toác ñoä bieán daïng ôû maùy eùp thaáp hôn (0,5 0,8 m/s) neân kim loaïi coù ñieàu kieäntruyeàn bieán daïng ñeán toaøn boä theå tích vaät reøn do ñoù ñieàn ñaày khuoân toát hôn, ñieàn ñaày ñeàuôû caû hai loøng khuoân. Ñoä chính xaùc cuûa vaät reøn cao.

- Tieát kieäm löôïng tieâu hao vaät lieäu kim loaïi.

- Naêng suaát lao ñoäng cao vì moãi nhaùt ñaäp moät chi tieát, coøn maùy buùa phaûi ñaäp nhieàunhaùt môùi ñöôïc moät chi tieát.

- Deã töï ñoäng hoùa vaø quaù trình cô khí hoùa quaù trình coâng ngheä (nhö caáp phoâi, laáysaûn phaåm ra).

- Ñieàu kieän lao ñoäng cuûa coâng nhaân toát hôn.

Tuy nhieân, reøn khuoân treân maùy eùp truïc khuyûu cuõng coøn moät soá nhöôïc ñieåm:

- Giaù thaønh cheá taïo maùy eùp cao, thieát bò coàng keành. Maùy daäp truïc khuyûu hay keïtkhuoân ôû vò trí cheát döôùi. Ñeå khaéc phuïc hieän töôïng keït khuoân ôû vò trí cheát döôùi cuû a contröôït, ngöôøi ta laøm taá m ñeäm khuoân vaø baøn maùy vaùt nghieâng moät goùc 12o 14o Khi bò keïtngöôøi ta chæ vieäc ñoùng vaøo taám ñeäm hay baøn maùy do ñoù laøm thay ñoåi chieàu cao kheùp kíncuûa khuoân, khöû ñöôïc hieän töôïng keït khuoân.

- Tính chaát vaïn naêng cuûa maùy thaáp vì haønh trình cuûa con tröôït thöôøng coá ñònh.

- Khoù khöû lôùp oâxyùt trong loøng khuoân neân phoâi tröôùc khi ñöa vaøo khuoân phaûi laømsaïch lôùp oxyt caån thaän.

2. Reøn khuoân treân maùy eùp ma saùt truïc vít (maùy nhoùm 2):

Ñaëc ñieåm reøn khuoân treân maùy eùp ma saùt truïc vít la :

- Coù khaû naêng reøn nhöõng vaät reøn töông ñoái beù coù hình daùng khaùc nhau.

- Maùy coù khaû naêng ñieàu chænh chieàu daøi haønh trình, toác ñoä dòch chuyeån con tröôïtvaø naêng löôïng eùp.

- Maùy cuõng coù keát caáu ñaåy vaät reøn ra khoûi khuoân, neân ñoä nghieâng cuûa thaønhkhuoân coù theå nhoû.

- Ngoaøi vieäc daäp baèng khuoân hôû nhö maùy buùa, maùy coù theå daäp trong khuoân kín.

- Maùy eùp ma saùt truïc vít ít duøng ñeå daäp noùng vì hieäu suaát cuûa maùy beù (chuyeånñoäng cuûa ñaàu tröôït chaäm). Thöôøng duøng roäng raõi trong coâng ngheä daäp nguoäi theå tích caùchôïp kim ñoàng, nhaát laø duøng trong daäp taám nguoäi.

3. Reøn khuoân treân maùy eùp thuûy löïc (maùy nhoùm 2)

Reøn khuoân treân maùy eùp thuûy löïc coù caùc ñaëc ñieåm sau:- Löïc eùp lôùn nhaát vaø ñaàu eùp di chuyeån raát eâm do ñoù baûo ñaûm ñoä chính xaù c cuûa caùc

vaät reøn cao.- Toác ñoä bieán daïng khoâng lôùn laém, khoaûng 2,5 5 cm/s (nhoû hôn 5 10 laàn so vôùi

maùy eùp truïc khuyûu, nhoû hôn treân 10 laàn so vôùi maùy buùa).- Maùy cuõng coù keát caáu töï ñaåy chi tieát, coù haønh trình coâng taùc lôùn. Do ñoù maùy eùp



thuûy löïc thöôøng duøng ñeå reøn khuoân nhöõng chi tieát baèng vaät lieäu hôïp kim nheï coù tính deûothaáp (hôïp kim nhoâm, hôïp kim Magieâ v.v…)

- Duøng ñeå daäp caùc vaät reøn lôùn, phöùc taïp, reøn trong khuoân coù nhieàu loøng khuoân.

- Duøng ñeå daäp noùng caùc vaät lieäu taám coù chieàu daøy lôùn vaø daäp nguoäi caùc taám moûng.

4.Vaät lieäu laøm khuoân treân maùy eùp.

Ñeå cheá taïo caùc khuoân reøn (daäp noùng) laøm vieäc treân caùc maùy eùp ngöôøi ta söû duïngcaùc loaïi theùp sau:

Khuoân coù kích thöôùc nhoû laøm vieäc treân caùc maùy eùp truïc khuyûu vaø maùy reøn ngang,duøng theùp 70Cr3, 80Cr3.

Ñeå eùp kim loaïi maøu treân maùy reøn ngang duøng theùp 40CrMoVSi, treân maùy eùp truïckhuyûu duøng theùp 30Cr3MoV.

Ñeå cheá taïo caùc khuoân lôùn laøm vieäc treân maùy eùp truïc khuyûu vaø maùy reøn ngang duøngtheùp 50Cr2MoNiV, 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrMnMo. Khuoân laøm vieäc treân maùy eùp thuûy

löïc vaø maùy eùp ma saùt truïc vít duøng theùp 40CrW2Si, 50CrW2Si, 60Cr4MoV.Ñoä cöùng cuûa caùc loaïi khuoân treân sau khi nhieät luyeän phaûi ñaït 42 52 HRC.



Chöông 5

DAÄP TAÁM5.1 Khaùi nieäm:

Daäp taám laø phöông phaùp bieán daïng deûo phoâi kim loaïi ôû daïng taám, trong khuoândöôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc ñeå taïo thaønh saûn phaåm coù hình daïng, kích thöôùc theo yeâu caàu.

Daäp taám thöôøng tieán haønh ôû traïng thaùi nguoäi neân coøn goïi laø daäp nguoäi. Khi chieàudaøy phoâi lôùn hôn 10mm thì coù theå daäp noùng.

Ñaëc ñieåm chung cuûa daäp taám:

- Vaät lieäu duøng ñeå daäp taám raát roäng raõi. Ví duï nhö theùp C thaáp, theùp hôïp kim, kimloaïi vaø hôïp kim maøu…

Coù theå daäp ñöôïc nhöõng chi tieát phöùc taïp baèng nhöõng chuyeån ñoäng ñôn giaûn cuûa caùcthieát bò maø caùc phöông phaùp khaùc khoâng thöïc hieän ñöôïc. Ví duï daäp huy hieäu, daäp tieàn kimloaïi…

- Saûn phaåm daäp coù ñoä chính xaùc cao, thöôøng khoâng caàn gia coâng cô khí laïi, khaûnaêng laép laãn cuûa saûn phaåm toát.

- Saûn xuaát ñöôïc caùc chi tieát coù ñoä cöùng vöõng, ñoä beàn khaù maø keát caáu goïn nheï. Möùcñoä hao phí vaät lieäu ít.

- Deã cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa neân naêng suaát cao, giaù thaønh haï.

Do nhöõng öu ñieåm treân neân daäp taám ñöôïc söû duïng raát roäng raõi trong coâng nghieäp.

Trong ngaønh cheá taïo oâ toâ khoái löôïng caùc chi tieát daäp taám chieám tôùi 60%, ngaønh saûn xuaátthieát bò ñieän 60 70%, ngaønh cheá taïo duïng cuï chính xaùc 85 90%, saûn xuaát haøng tieâu duøng

90%. Thöôøng duøng trong saûn xuaát haøng loaït lôùn vaø haøng khoái ñeå cheá taïo caùc chi tieát chechaén, naép ñaäy, voû, thuøng chöùa…

5.2 Thieát bò daäp taám.

Trong daäp taám ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc loaïi maùy daäp truïc khuyûu, maùy eùp thuûylöïc ñeå thöïc hieän caùc nguyeân coâng chuaån bò phoâi vaø taïo hình cuûa coâng ngheä daäp taám.

Caên cöù vaøo coâng vieäc maùy eùp truïc khuyûu ñöôïc chia ra: maùy caét ñöùt, maùy ñoät caét,maùy daäp hình.

Caên cöù hình daùng beân ngoaøi chia ra: maùy 1 truï, maùy 2 truï.Caên cöù theo taùc duïng chia ra: maùy taùc duïng ñôn, maùy taùc duïng keùp, maùy 3 taùc

duïng.

5.2.1 Maùy eùp truïc khuyûu vaïn naêng:Maùy eùp truïc khuyûu vaïn naêng ñöôïc duøng ñeå thöïc hieän caùc nguyeân coâng: caét hình,

ñoät loã, daäp vuoát khoâng saâu, uoán caét…Maùy eùp truïc khuyûu vaïn naêng phaân ra 2 loaïi:

a. Maùy daäp truïc khuyûu thaân hôû:



Loaïi naøy thaân maùy coù hình chöõ C, hôû 3 phía tröôùc, phaûi, traùi. Loaïi naøy coù öu ñieåmsöû duïng thuaän tieän, thao taùc khoâng vöôùng. Nhöng coù nhöôïc ñieåm taûi troïng taùc duïng leânthaân maùy khoâng ñoái xöùng laøm cho thaân maùy bieán daïng gaây ra hieän töôïng nghieâng maët

ñaàu.Maùy daäp truïc khuyûu thaân hôû coù nhieàu daïng: maùy eùp 1 truï, 2 truï. Maùy eùp coù baøn

quay vaø baøn khoâng quay ñöôïc. Loaïi maùy baøn quay raát thuaän tieän cho vieäc laáy saûn phaåmvaø laép phoâi. Loaïi maùy thaân hôû chieám 80 85% soá maùy eùp.

b. Maùy daäp truïc khuyûu thaân kín: laø loaïi maùy coù thaân maùy laø moät khung ñoái xöùng.Loaïi naøy löïc taùc duïng ñuùng taâm thaân maùy neân thaân maùy bieán daïng ít hôn, hieän töôïngnghieâng maët ñaàu tröôït ñöôïc loaïi tröø.

Maùy daäp truïc khuyûu thaân kín ñöôïc phaân loaïi theo soá khuyûu, goàm caùc maùy 1 khuyûu

(hình 2- 65a), 2 khuyûu (hình 2- 65b), 4 khuyûu treân moät truïc khuyûu. Maùy daäp nhieàu truïckhuyûu cho pheùp noù coù nhieàu tính naêng hôn.

5.2.2 Maùy daäp vuoát (daäp saâu):Maùy daäp vuoát thöôøng goàm caùc loaïi: maùy eùp 3 khuyûu, maùy eùp hai taùc duïng, maùy eùp

ba taùc duïng, maùy eùp daäp vuoát saâu coù haønh trình lôùn, maùy eùp chuyeân duøng…

Maùy taùc duïng ñôn laø maùy chæ coù moät con tröôït chính duøng ñeå ñoät, caét, taïo hình.Maùy eùp 2 taùc duïng chuyeân duøng ñeå daäp vuoát caùc chi tieát roãng saâu baèng kim loaïi

taám. Maùy coù hai ñaàu tröôït, ñaàu naøy naèm trong ñaàu kia, coù cuøng moät höôùng chuyeån ñoängkhi haønh trình maùy leân vaø xuoáng. Ñaàu tröôït chính ôû trong goïi laø ñaàu tröôït vuoát, duøng ñeåkeïp chaøy daäp vuoát, vaø ñaàu tröôït ngoaøi goïi laø ñaàu tröôït chaën duøng ñeå keïp chaët phaàn khuoân,chaën meùp phoâi, giöõ vaø laøm phaúng meùp phoâi trong quaù trình daäp vuoát.

a) b)

Hình 2-65 Maùy daäp truïc khuyûu.a) 1 khuyûu. b) 2 khuyûu.



Treân hình 2-66, ñaàu tröôït trong 3 duøng ñeå caét phoâi khi caét hay ñoät, hoaëc duøng ñeåtaïo hình khi daäp saâu. Ñaàu tröôït ngoaøi 1 thoâng qua cam 2 nhaän löïc töø truïc khuyûu qua vaønheùp coù taùc duïng eùp phoâi ôû maïch caét khi caét phoâi baèng khuoân caét hoaëc taïo löïc vöøa ñuû ñeåchaën phoâi

khi daäp giaõn khoâng laøm moûng thaønh phoâi,traùnh hieän töôïng nhaên meùp khi phoâi tieándaàn vaøo loøng khuoân . Trong quaù trình daäp

giaõn ñaàu tröôït ngoaøi ôû vò trí coá ñònh. Khidaäp xong caû hai ñaàu tröôït trong vaø ngoaøiñeàu cuøng ñi leân. Maùy eùp ba taùc duïng ngoaøihai ñaàu tröôït trong vaø ngoaøi nhö neâu ôû treâncoøn coù boä phaän ñaåy saûn phaåm ra khoûikhuoân hoaëc coøn coù ñaàu tröôït ñeå thöïc hieännguyeân coâng daäp vuoát ngöôïc ñeå taïo nhöõngloã saâu theo chieàu ngöôïc laïi.

Maùy eùp truïc khuyûu ñeå daäp khoái coùhaønh trình con tröôït coá ñònh. Nhöng caùc

maùy duøng trong daäp taám thöôøng duøng loaïicoù theå ñieàu chænh haønh trình con tröôït ñeå phuø hôïp vôùi kích thöôùc cuûa chi tieát. Ngoaøi ra, coøncoù nhieàu cô caáu ñeå caáp phoâi, ñaåy phoâi, laáy vaät phaåm ra khoûi khuoân trong saûn xuaát haøngloaït.

5.2.3 Maùy eùp thuûy löïc:

Maùy eùp thuûy löïc duøng daäp taám coù nhieàu ñaëc ñieåm quan troïng maø maùy eùp truïckhuyûu khoâng ñaït ñöôïc nhö : toác ñoä bieán daïng kim loaïi khoâng thay ñoåi, khoâng gaây quaù taûiv.v… Maùy eùp thuûy löïc coù löïc eùp raát lôùn neân thöôøng duøng cheá taïo caùc chi tieát lôùn, phöùc taïp,

yeâu caàu chaát löôïng cao (xem phaàn chöông 4}.5.2.4 Caùc maùy quay:

Maùy quay söû duïng trong daäp taámthöôøng laø caùc maùy naén, uoán, maùy mieát,maùy caùn hình, maùy caét…

Maùy naén vaø uoán: trong coângngheä daäp taám thöôøng duøng laø kieåu truïclaên hoaëc con laên.

Maùy uoán 3, 4 truïc (hình 2-67) coù

theå uoán caùc taám daøy 1,6 63 mm, roäng1250 4000 mm, coù theå uoán vaønh, leângôø, taïo gaân.

5.3 Caùc nguyeân coâng caét phoâi.

Caùc nguyeân coâng caét phoâi coù theå chia laøm 2 loaïi: caét vaø daäp caét ñoät loã.

Hình 2-67 Maùy uoán 3 truïc

a) Truïc eùp boá trí ôû giöõa hai truïc ñôõ.(Taám daøy >2mm).b) Truïc eùp boá trí leäch phía sau hai truïc caùn. (Taám daøy < 2mm).

a) b)

Hình 2-66 Maùy eùp hai taùc duïng.1. Ñaàu tröôït ngoaøi 2. Cô caáu cam.3. Ñaàu tröôït trong 4. Phoâi.

2



5.3.1 Caét:

Caét laø nguyeân coâng chia phoâi taám ra thaønh maûnh nhoû, daûi heïp…cho ñuùng vôùi hìnhdaùng kích thöôùc yeâu caàu. Caét coù theå thöïc hieän baèng caùc phöông phaùp sau:

1. Maùy caét coù löôõi dao song song:

Maùy caét coùù hai luôõi dao song song nhau (hình 2-68), luôõi dao döôùi coá ñònh, luôõi daotreân tònh tieán leân xuoáng taïo neân chuyeån ñoäng caét.

Khi caét phoâi döôùi taùc duïng cuûa löïc caét P cuûa dao eùp vaøo phoâi seõ laøm cho phoâi bieándaïng ñaøn hoài, bieán daïng deûo roài bò phaù huûy. Daáu hieäu ñaàu tieân cuûa söï phaù huûy laø xuaáthieän nhöõng veát nöùt ôû hai phía cuûa phoâi choã meùp caét. Aùp löïc caøng taêng thì veát nöùt naøy caøngphaùt trieån. Neáu khe hôû giöõa luôõi dao treân vaø döôùi hôïp lyù thì veát nöùt ôû hai phía phoâi ñeánmoät luùc naøo ñoù seõ gaëp nhau vaø taïo neân ñöôøng caét laøm phoâi bò ñöùt. Luôõi dao tieáp xuùc vôùiphoâi treân caû chieàu roäng cuûa taám caét. Maùy naøy coù theå caét caùc taám roäng ñeán 3200 mm vaøchieàu daøy 60mm, chæ caét ñöôïc caùc ñöôøng caét thaúng, chieàu roäng taám phoâi phaûi nhoû hônchieàu daøi löôõi dao, khoâng caét ñöôïc caùc ñöôøng cong vaø chu vi kín.

Öu ñieåm caét treân maùy loaïi naøy laø ñöôøng caét phaúng vaø ñeïp, haønh trình löôõi dao nhoû

nhöng löïc caét lôùn. Löïc caét coù theå tính theo coâng thöùc :

P = KBSc (N)

K - Heä soá keå ñeán aûnhhöôûng cuûa dao meàm, vaätlieäu khoù caét, khe hôû lôùn.Thöôøng K= 1,3B - Chieàu roäng caét cuûa

taám phoâi (mm)S - Chieàu daøy cuûa taám

phoâi (mm)c - Giôùi haïn beàn caét cuûa

phoâi. c = (0,8 0,9)b (N/mm2)b -Giôùi haïn beàn cuûa vaät

lieäu phoâi (N/mm2) .

Löïc caét ôû löôõi dao treân vaø döôùi khoâng naèm cuøng moät ñöôøng thaúng, caùch nhau moätkhoaûng a, do ñoù taïo thaønh moâ men P.a laøm cho phoâi thöôøng bò quay ñi moät goùc =1020o. Hieän töôïng phoâi quay laøm cho hai dao môû roäng ra, khe hôû lôùn laøm chaát löôïng meùpcaét giaûm. Ñeå khaéc phuïc ngöôøi ta caàn giaûm goùc quay baèng caùch ñaët taám chaën taùc duïng

leân ñoù löïc chaën Q choáng laïi moâ men laät phoâi. Ñeå taêng löïc taäp trung ôû löôõi dao vaø giaûmcaùnh tay ñoøn a ta maøi vaùt löôõi dao ñi moät goùc .

2. Maùy caét coù löôõi dao nghieâng. Löôõi dao döôùi cuûa maùy naèm ngang vaø coá ñònh. Löôõi dao treân nghieâng so vôùi löôõi

dao döôùi 1 goùc = 2 6o (hình 2-69). Khi thöïc hieän caét, löôõi dao treân chæ tieáp xuùc vôùiphoâi ôû moät ñieåm neân quaù trình caét ñöôïc tieán haønh töø töø, löïc caét giaûm ñi nhieàu.

Q P

P a

Hình 2-68 Maùy caét coù löôõi dao song song.



tg

S K P c

2

Coù theå caét ñöôïc chieàu daøi baát kyø, caét ñöôïc caùc taám daøy hôn, caét ñöôïc nhöõng ñöôøngcong. Nhöng ñöôøng caét khoâng phaúng vaø nhaün nhö loaïi treân, haønh trình cuûa dao lôùn hôn.

Löïc caét xaùc ñònh theo coâng thöùc:

laø heä soá vaät lieäu.

Ví duï: Caét taám theùp coù chieàu daøi B= 1000mm, chieàu daøy taám S = 2 mm, c = 40KG/mm2, = 0,5, = 2o . Tính löïc caét ta ñöôïc:

P song song = 104000 KGP nghieâng = 2990 KG. Nhö vaäy löïc caét treân maùy coù löôõi dao nghieâng giaûm ñi 35

laàn.

3. Maùy caét chaán ñoäng.

Maùy coù hai löôõi dao nghieâng taïo thaønhmoät goùc 24 30o. Khi caét löôõi caét treân leân xuoáng

raát nhanh (2000 3000laàn /phuùt) vôùi khoaûnghaønh trình ngaén < 4mm (hình 2-70).

Maùy naøy coù theå caét caùc taám coù chieàu

roäng baát kyø, coù theå caét caùc ñöôøng cong hoaëcthaúng, nhöôïc ñieåm cuûa maùy naøy gioáng maùy caétlöôõi dao nghieâng.

4. Maùy caét coù löôõi dao ñóa.Löôõi caét laø hai ñóa troøn quay ngöôïc chieàu

nhau, truïc ñóa song song nhau (hình 2-71a). Löôõidao hình ñóa coù ñaëc ñieåm gioáng nhö löôõi daonghieâng (caét tuaàn töï töøng ñieåm moät) nhöng coù theå thöïc hieän quaù trình caét lieân tuïc vôùichieàu daøi khoâng haïn cheá vaø khoâng toán thôøi gian cho haønh trình chaïy khoâng neân naêng suaátcao.

Hình 2-70. Maùy caét chaán ñoäng.

Hình 2-69 Maùy caét coù löôõi dao nghieâng.



Khi phoâi tieáp xuùc vôùi löôõi dao, ñóa seõ taùc duïng vaøo phoâi 1 löïc P. Löïc naøy ñöôïcphaân ra hai thaønh phaàn:

P1 = P.sin , laø goùc aên, thöôøng = 14o.P2 = P.cos P1 coù taùc duïng caûn phoâi laïi, P2 taïo neân löïc caét phoâi.

Löïc caét: ctg

S K P

2.

2

K - Heä soá phuï thuoäc vaät lieäu; Khi S > 10 mm K = 1,2Khi S < 3 mm K = 1,8

Ñöôøng kính ñóa caét phuï thuoäc chieàu daøy phoâi caét S.

Khi S< 3 mm, ñöôøng kính cuûa ñóa D = 60S; khi S = 3 10 mm thì D = (40 50)S;khi S > 10 mm thì D = 30S.

Maùy naøy duøng ñeå caét caùc ñöôøng thaúng vaø ñöôøng cong chieàu daøi tuøy yù. Maùy caét coùtheå coù nhieàu caëp ñóa duøng ñeå caét ñoàng thôøi nhieàu daûi song song. Treân hình 2-71b trình baøynguyeân lyù maùy caét hai caëp ñóa.

Maùy caét dao ñóa thöôøng duøng ñeå caét caùc taám moûng.

5.3.2 Daäp caét vaø ñoät loã.

Khaùc vôùi caét ñöùt, daäp caét vaø ñoät loã laø phöông phaùp caét moät ñöôøng cong kheùp kín(caét theo chu vi) do ñoù phaûi caét baèng khuoân (hình 2-72).

Hình 2-71 Nguyeân lyù maùy caét dao ñóa.a) Maùy caét 1 caëp ñóa.b) Maùy caét 2 caëp ñóa.

P1

P 2

P

S

a) b)

Daäp caét. Ñoät loã.

Hình 2-72 Phaân bieät söï khaùc nhau giöõa daäp caét vaø ñoät loã.



Veà nguyeân lyù daäp caét vaø ñoät loã gioáng nhau, chæ khaùc nhau veà coâng duïng. Ñoät loã laøquaù trình taïo loã roãng treân phoâi, phaàn vaät lieäu taùch khoûi phoâi laø pheá lieäu, phaàn coøn laïi laøphoâi ñeå ra nguyeân coâng taïo hình. Coøn daäp caét khaùc vôùi ñoät loã laø : phaàn coøn laïi laø pheá lieäu.Khi daäp caét vaø ñoät loã duøng chaøy vaø coái coù caïnh saéc ñeå taïo thaønh löôõi caét. Quaù trình bieán

daïng cuûa kim loaïi khi caét moâ taû treân hình 2-73.Khi chaøy tì leân taám phoâi, luùc ñaàu phoâi uoán cong vaø xaûy ra quaù trình bieán daïng deûo.

Phaàn kim loaïi cuûa phoâi döôùi chaøy luùn saâu vaøo trong loã cuûa coái. Söï taäp trung öùng suaát treân

löôõi caét cuûa chaøy laøm xuaát hieän nhöõng veát nöùt.Khi nhöõng veát nöùt ôû ñaàu löôõi caét cuûa chaøy vaøñaàu löôõi caét cuûa coái gaëp nhau, kim loaïi bò phaù

huûy hoaøn toaøn taïo thaønh veát caét . Veát caét coùhöôùng song song hoaëc taïo thaønh moät goùc naøo ñoùvôùi höôùng cuûa löïc caét tuøy thuoäc töøng kim loaïivaø khe hôû giöõa chaøy vaø coái.

Ñaëc ñieåm:

-Cuøng moät löïc caét theo toaøn boä chu vi

caét neân ñöôøng caét thaúng ñeïp khoâng bò congveânh. Haønh trình caét nhoû, coù theå caét ñöôïc nhöõngchu vi phöùc taïp. Tuy nhnhieân löïc caét lôùn, tuoåithoï khuoân thaáp vaø naêng suaát thaáp.

Caùc thoâng soá cô baûn cuûa quaù trình daäpcaét vaø ñoät loã:

- Khe hôû Z giöõa chaøy vaø coái:Dc - Ñöôøng kính coái.dch - Ñöôøng kính chaøy.Trò soá khe hôû Z tuøy thuoäc vaøo chieàu daøy S cuûa vaät lieäu vaø choïn theo kinh nghieäm:

S = 0,3 1 mm Z = 0,02 0,08 mmS = 1 3 mm Z = 0,08 0,3 mmS = 3 10 mm Z = 0,3 1,8 mmNgoaøi ra Z coøn phuï thuoäc vaøo tính chaát vaät lieäu. Vaät lieäu caøng cöùng thì Z caøng lôùn.Thöôøng laáy Z = (5 10%) S.Neáu khe hôû Z khoâng ñuùng, maët caét cuûa phoâi seõ bò ñöùt töøng khôùp. Ñoä hôû quaù lôùn vaø

löôõi caét cuøn seõ keùo kim loaïi vaøo coái vaø do ñoù taïo ra bavia vaø maët caét khoâng ñeïp.

- Löïc caét:P = KLSc (KG)

K - Heä soá ñieàu kieän caét, keå ñeán aûnh höôûng cuûa tình traïng chaøy coái, chieàu daøy vaätlieäu khoâng ñeàu, beà maët vaät lieäu khoâng toát… Thöôøng laáy K = 1.1 1,3

L - Chieàu daøi ñöôøng caét (mm).S - Chieàu daøy vaät lieäu (mm).c - öùng suaát caét cho pheùp (KG/mm2)

Hình 2-73. Quaù trình bieán daïng

cuûa kim loaïi khi caét vaø ñoät.

Dcoái

dchaøy

S

2

chc d D Z



- Ñöôøng kính chaøy vaø coái: Tính ñöôøng kính chaøy vaø coái thöôøng duøng phöông phaùpcheá taïo khuoân phoái hôïp. Theo phöông phaùp naøy thì cheá taïo chaøy (hoaëc coái) xong, laáy ñoùlaøm chuaån ñeå gia coâng coái (hoaëc chaøy) coøn laïi.

+ Khi daäp caét: ngöôøi ta laáy mieáng caét do ñoù kích thöôùc saûn phaåm do coái quyeát ñònh,

cho neân laáy kích thöôùc coái laøm chuaån.

Coái: Dcoái = ( dct - )+coái

dct - Ñöôøng kính chi tieát.

- Dung sai chi tieát.coái - Dung sai cheá taïo coái.

Chaøy: dchaøy = Dcoâi – 2ZChuù yù phoái hôïp cheá taïo ñeå ñaûm baûo khe hôû Z.+ Khi ñoät loã: ngöôøi ta laáy loã neân kích thöôùc saûn phaåm do chaøy quyeát ñònh, do ñoù

laáy kích thöôùc chaøy laøm chuaån.

Chaøy: dchaøy = ( dloã + )-chaøy dloã - Ñöôøng kính loã caàn ñoät. - Dung sai loã.chaøy - Dung sai cheá taïo chaøy.

Coái: Dcoái = dchaøy + 2ZChuù yù phoái hôïp cheá taïo ñeå ñaûm baûo khe hôû Z.

+ Quaù trình caét phoâi caàn chuù yù ñeán vieäc xeáp hình phoâi treân caùc daûi kim loaïi vaø caéttaám kim loaïi lôùn thaønh caùc daûi kim loaïi (pha baêng kim loaïi) sao cho heä soá söû duïng nguyeânlieäu cao nhaát nhöng vaãn baûo ñaûm chaát löôïng chi tieát caét toát nhaát. Ñieàu naøy coù yù nghóa lôùntrong saûn xuaát haøng loaït lôùn vôùi saûn löôïng haøng chuïc trieäu chieác/naêm, vì raèng trong toångsoá giaù thaønh cuûa saûn phaåm thì tieàn nguyeân lieäu chieám 60 70%, trong khi ñoù tieàn nhaâncoâng chæ chieám 5 10% hoaëc thaáp hôn.

Heä soá söû duïng nguyeân vaät lieäu ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä söû duïng vaät lieäu:

Fo - Dieän tích nguyeân vaät lieäu söû duïng.F - Toång dieän tích vaät lieäu.

n - Soá chi tieát boá trí ñöôïc treân taám caét.f - Dieän tích 1 chi tieát.Khi boá trí nguyeân vaät lieäu ñeå caét, ta döïa vaøo caùc nguyeân taéc sau:

. Hieäu suaát söû duïng vaät lieäu phaûi cao nhaát.

. Taän duïng giaûm söï phöùc taïp cuûa khuoân vaø giaûm thao taùc cuûa coâng nhaân.

. Giaûm soá laàn caét.Ví duï: Boá trí phoâi ñeå

daäp caét, heä soá söû duïng vaät lieäutaêng daàn theo caùc phöông aùn a,b, c, d ( hình 2-74)

%100..

%100 F

f n

F

F o



Ngoaøi caùc nguyeân taéc treân khi boá trí nguyeân vaät lieäu ñeå caét ñoät caàn chuù yù caùc yeâucaàu sau:

. Vaät caàn ñôn giaûn, traùnh laøm caùc goùc nhoïn, caùc loã khoeùt phöùc taïp.

. Choã tieáp giaùp giöõa 2 caïnh phaûi coù baùn kính löôïn ñeå ñaûm baûo deã caét vaø taêng beàncho chaøy vaø coái.



5.4 Caùc nguyeân coâng taïo hình:

Caùc nguyeân coâng taïo hình chuû yeáu trong coâng ngheä daäp taám bao goàm: uoán,daäp saâu, thaønh hình, toùp, daäp gaân, uoán vaønh, mieát…

5.4.1 Uoán.

Uoán laø nguyeân coâng laøm thay ñoåi höôùng thôù kim loaïi, bieán phoâi phaúng (taám), daâyhay oáng thaønh nhöõng chi tieát coù hình cong ñeàu hay gaáp khuùc.

Hình 2-75 trình baøy sô ñoà uoán cong taámcoù chieàu daøy S, ñeå tieán haønh uoán ngöôøi ta söûduïng boä khuoân goàm chaøy vaø coái. Khi uoán maëttrong cuûa phoâi (maët tieáp xuùc vôùi chaøy) chòu öùngsuaát neùn laøm phoâi deã bò neáp nhaên, coøn maëtngoaøi (maët tieáp xuùc vôùi coái) chòu öùng suaát keùolaøm phoâi deã nöùt, giöõa hai lôùp naøy laø lôùp trunghoøa khoâng bò keùo vaø khoâng bò neùn. Neáu ta keûnhöõng oâ vuoâng ôû maët caïnh cuûa phoâi thì sau khiuoán ta that ôû phaàn thaúng nhöõng oâ vuoâng naøykhoâng ñoåi, coøn ôû phaàn cong cuûa saûn phaåm thì bòbieán daïng thaønh hình thang, vaïch ôû ngoaøi cuõng daøi ra nhieàu, vaïch trong cuõng ngaén laïinhieàu, coøn ñöôøng trung hoøa thì khoâng ñoåi.

Theo tieát dieän ngang taám ta thaáy phía trong chòu öùng suaát keùo ra hai beân, coøn phíangoaøi chòu öùng suaát neùn do ñoù chieàu roäng meùp ngoaøi giaûm ñi coøn meùp trong taêng leân.Hieän töôïng naøy caøng roõ khi taám caøng daøy.

Caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa quaù trình uoán:- Baùn kính uoán nhoû nhaát rmin:

Baùn kính uoán nhoû nhaát quyeát ñònh baùn kínhcuûa chaøy. Neáu r chaøy nhoû quaù thì thôù phoâi deã ñöùt.

Rmin = K.SK - Heä soá phuï thuoäc vaät lieäu. Ví duï: Uoán taám

theùp CT3 , uoán vuoâng goùc vôùi thôù K = 0,1, uoán songsong vôùi thôù K = 0,5.

- Goùc ñaøn hoài khi uoán (hình 2-76).Khi uoán kim loaïi vöøa bò bieán daïng deûo vöøa bò

bieán daïng ñaøn hoài. Do thaønh phaàn bieán daïng ñaøn hoàinaøy neân sau khi nhaác chaøy khoûi vaät uoán, vaät seõ ñaønhoài trôû laïi moät phaàn laøm thay ñoåi goùc uoán. Goùc ñaøn hoài naøy baèng hieäu cuûa goùc yeâu caàucuûa saûn phaåm o vaø goùc cuûa chaøy uoán .

Goùc ñaøn hoài naøy coù theå töø 0 10o. Ñaëc ñieåm naøy caàn chuù yù khi thieát keá khuoân.Goùc ñaøn hoài sau khi uoán phuï thuoäc vaøo goùc uoán o, baùn kính uoán r cuûa chi tieát,

Hình 2-75 Sô ñoà nguyeân lyù uoán.

o

Hình 2-76 Goùc ñaøn hoài sau

2

o



chieàu daøy S cuûa taám kim loaïi, baùn kính chaøy rchaøy, tính chaát ñaøn hoài cuûa vaät lieäu…- Löïc uoán: Löïc uoán phuï thuoäcvaøo hình daïng chi tieát, vaät lieäuuoán, chieàu daøy vaø chieàu roängphoâi. Löïc uoán xaùc ñònh theocoâng thöùc sau:

B -Chieàu roäng phoâi (mm).S - Chieàu daøy phoâi (mm).r - Baùn kính uoán (mm).b - Giôùi haïn beàn cuûa vaät lieäu(KG/mm2)

5.4.2 Daäp saâu (daäpvuoát).

Daäp saâu hay coøn goïi laødaäp vuoát laø phöông phaùp cheátaïo caùc saûn phaåm hình oánghoaêïc hình hoäp roãng, coù ñaùyhoaëc khoâng coù ñaùy, coù vaønhhoaëc khoâng coù vaønh roäng. Daäpsaâu ñöôïc chia laøm hai phöôngphaùp: Daäp saâu khoâng bieánmoûng thaønh vaø daäp coù bieánmoûng thaønh phoâi.

1. Daäp saâu khoâng bieánmoûng thaønh phoâi

a. Baûn chaát quaù trình daäp saâu khoâng bieán moûng thaønh:

Ñaây laø nguyeân coâng bieán daïng maø chieàu daøy phoâi vaø chieàu daøy thaønh saûn phaåmxaáp xæ baèng nhau.

Ñeå tieán haønh daäp saâu khoâng bieán moûng thaønh ngöôøi ta söû duïng moät boä khuoân goàmchaøy vaø coái (hình 2-77b). Xeùt 1 chi tieát hình truï coù ñöôøng kính d ñöôïc daäp töø phoâi troønñöôøng kính D. Khi chaøy eùp leân phoâi seõ laøm cho phoâi bieán daïng. Phaàn chaøy eùp leân phoâikim loaïi chòu öùng suaát keùo theo höôùng kính vaø chuyeån thaønh ñaùy cuûa chi tieát ñöôøng kính d.Coøn hình vaønh khaên (D-d), caùc phaàn töû phoâi chòu keùo theo höôùng doïc truïc chi tieát vaø chòuneùn theo höôùng tieáp tuyeán, bieán thaønh hình truï coù ñöôøng kính d vaø chieàu cao h (hình 2-77c).

)1)(180( cho

o

r

r

S r

BS P b

2

.7,0

Ddh

h

dc)

Hình 2-77 Daäp vuoát khoâng laøm moûng thaønh.a) Hieän töôïng nhaên saûn phaåm daäp vuoát.

b)

Sô ñoà nguyeân lyù daäp.c) Hình khai trieån phoâi töø saûn phaåm daäp

a) b)

1. Chaøy.2. Taám chaën.3. Coái.4. Chi tieát.



Caùc phaàn töû phoâi caøng xa taâm caøng bò neùn theo höôùng tieáp tuyeán nhieàu, vaø caønggaàn taâm caøng bò keùo theo höôùng kính caøng nhieàu, vuøng taâm phoâi vaø vuøng tieáp xuùc vôùimeùp chaøy phoâi deã nöùt.

Ñeå traùnh caùc neáp nhaên (hình 2-77a) taduøng löïc eùp phuï Q taùc duïng leân taám chaën 2.

b. Ñaëc ñieåm cuûa quaù trình bieán daïngkhi daäp saâu:

- Khi daäp saâu, nhöõng ñieåm cuûa phoâinaèm treân cuøng moät voøng troøn caùch ñeàu taâmthì möùc ñoä bieán daïng nhö nhau. Sau khi bieándaïng vaãn naèm treân voøng troøn nhöng ñöôøngkính voøng troøn luùc naøy baèng ñöôøng kính chitieát. Caùc voøng troøn ñoàng taâm veõ treân phoâitröôùc khi bieán daïng bieán thaønh caùc voøng troønbaèng nhau coù taâm naèm treân truïc phoâi, nhöngkhoaûng caùch khoâng ñeàu nhau maø taêng daàn töøñaùy leân. Ñieàu ñoù cho thaáy caùc ñieåm caøng xataâm thì bieán daïng caøng nhieàu. Caùc voøng troøn caøng xa taâm sau khi bieán daïng caùch nhaucaøng xa (hình 2-78a).

- Neáu ta keû nhöõng ñöôøng baùn kính chia ñeàu voøng troøn phoâi thaønh nhöõng goùc nhönhau, sau khi bieán daïng nhöõng ñöôøng naøy seõ laøm thaønh ñöôøng sinh song song caùch ñeàunhau (hình 2-78b).

- Caét doïc chi tieát, sau khi daäp xong tathaáy thöïc teá chieàu daøy chi tieát thay ñoåi nhö sau

(hình 2-79):+ ÔÛ ñaùy chieàu daøy khoâng ñoåi, baèng chieàu

daøy phoâi.

+ ÔÛ goùc löôïn ñaùy, chieàu daøy giaûm nhieàu(coù khi tôùi 30%), nôi ñoù laø tieát dieän ngang nguyhieåm nhaát, taïi ñaây taäp trung öùng suaát raát lôùn.

+ Caøng leân treân chieàu daøy S caøng taêng, ôûmeùp löôïn treân chieàu daøy chi tieát lôùn hôn chieàudaøy phoâi (chieàu daøy taêng theâm töø 15 25%).

Söï thay ñoåi chieàu daøy thaønh vaø giaûmmoûng thaønh treân chòu aûnh höôûng bôûi caùc nhaân toá sau:

+ Baùn kính löôïn cuûa coái: Rcoái caøng nhoû thì kim loaïi vuøng ñoù bieán daïng nhieàu neânchieàu daøy thaønh caøng giaûm.

+ Khe hôû giöõa chaøy vaø coái (Z): Z caøng giaûm thì söï bieán moûng thaønh caøng nhieàu.+ Möùc ñoä bieán daïng caøng taêng thì söï bieán moûng thaønh caøng lôùn.

Hình 2-78 Sô ñoà bieán daïng khi daäp saâu.

b)a)

S = 3

2,18

2,75

3,22 3 , 3

7

Hình 2-79 Söï thay ñoåi chieàudaøy thaønh khi daäp saâu.



+ Chaát boâi trôn toát thì giaûm löôïng bieán moûng thaønh.

c. Xaùc ñònh hình daùng vaø kích thöôùc phoâi cho chi tieát ñôn giaûn:

- Hình daùng cuûa taám phoâi phuï thuoäc vaøo hình daùng cuûa chi tieát. Neáu chi tieát coùhình

truï hay hình hoäp coù ñaùy laø moät ña giaùc ñeàu, thaønh beân thaúng ñöùng, nghieâng hoaëc coù baäcthì phoâi laø moät taám troøn.

Neáu chi tieát coù ñaùy laø hình chöõ nhaät thì phoâi coù hình eâlíp. Nhöng neáu chi tieát coùthaønh thaáp khi H 0,3B (H: chieàu cao, B: chieàu roäng cuûa hoäp) thì phoâi coù hình trieån khaiphöùc taïp hôn.

- Kích thöôùc cuûa phoâi (Dphoâi): Khi daäp vuoát khoâng bieán moûng thaønh, ngöôøi ta boûqua söï thay ñoåi chieàu daøy vaät lieäu (do quaù trình bieán daïng gaây ra). Do vaäy vieäc xaùc ñònhkích thöôùc cuûa phoâi döïa vaøo söï caân baèng dieän tích beà maët cuûa phoâi vaø chi tieát (khi coù caétmeùp phaûi tính ñeán löôïng dö ñeå caét meùp).

F laø dieän tích beà maët cuûa chi tieát ( mm2).Caùch tính dieän tích phoâi phuï thuoäc hình daùng, kích thöôùc cuûa chi tieát.Ví duï: Tính ñöôøng kính phoâi ñeå daäp

caùc chi tieát troøn xoay coù hình daïng ñôn giaûn,baèng vaät lieäu moûng, hình 2-80 (chöa tínhlöôïng dö caét meùp).

- Chi tieát hình truï thaúng:

- Chi tieát hình truï coù vaønh:

Ví duï: Chi tieát hình truï khoâng coù baùnkính löôïn ôû ñaùy hoaëc baùn kính löôïn ôû ñaùy nhoû ( hình 2-81), ñöôøng kính phoâi xaùc ñònh nhö sau:

. Neáu vaät lieäu moûng S <1,5 mm:

ng tr tr tr ng tr phoi H d d H d d D .4.4 22

. Neáu vaät lieäu daøy:

).(.4 '2 hhd d D tbtb phoi

Trong ñoù:Hình 2-81 Chi tieát daäp hìnhtruï coù caét meùp, baùn kính

l û ñ ù h û

dhd D phoi 42

hd d D phoi 1

2

2 4

F D phoi 13,1

Hình 2-80Hình daïng chitieát.a) Hình truïthaúng.b) Hình truï coùvaønh.

a)

b)



132

.... nntb

mmmm

Dmmd n

tbn .. 1

1

dtr , dng - Ñöôøng kính trong vaø ngoaøi hình truï.Htr, Hng - Chieàu cao beân trong vaø beân ngoaøi cuûa hình truï.dtb - Ñöôøng kính trung bình.

h / - Löôïng dö ñeå caét meùp (tra baûng soå tay hoaëc laáy gaàn ñuùng baèng 5% Dphoâi).

d. Caùc thoâng soá cô baûn cuûa coâng ngheä daäp saâu:

- Heä soá daäp saâu: Ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä bieán daïng sau moãi laàn daäp saâu, duøng heä soá

daäp saâu m. Ñoái vôùi nhöõng chi tieát troøn xoay daäp vuoát khoâng laøm moûng thaønh, heä soádaäp saâu laø tyû soá giöõa ñöôøng kính sau vaø tröôùc moãi laàn daäp.

d - Ñöôøng kính chi tieátD - Ñöôøng kính phoâi.Heä soá daäp saâu phuï thuoäc chuû yeáu vaøo vaät lieäu gia coâng, thöôøng m = 0,55 0,95.Khi m caøng nhoû, toác ñoä bieán daïng caøng lôùn, kim loaïi bò bieán cöùng caøng cao, deã bò

nöùt. Do ñoù, khi daäp caùc chi tieát coù ñöôøng kính nhoû, chieàu cao lôùn phaûi daäp thaønh nhieàu laàn

ñeå baûo ñaûm toác ñoä bieán daïng nhoû. Heä soá m laàn daäp sau bao giôø cuõng laáy cao hôn laàn daäptröôùc vì caøng daäp nhieàu laàn kim loaïi bò bieáncöùng caøng nhieàu, bieán daïng caøng khoù khaên.

- Soá laàn daäp saâu: Muoán cheá taïo chitieát coù chieàu saâu lôùn ta phaûi daäp saâu laømnhieàu laàn (hình 2-82). Soá laàn daäp saâu n ñeådaäp töø phoâi coù ñöôøng kính D xuoáng chi tieátcoù ñöôøng kính dn ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

Laàn daäp thöù nhaát

Laàn daäp thöù hai

Laàn daäp thöù n ñeå ñöôïc vaät coù ñöôøngkính dn

Ñeå ñôn giaûn tính toaùn laáy giaù trò trung bình:

Vaø coâng thöùc treân coù theå vieát:

Hình 2-82 Trình töï daäp vuoát chi tieáthình truï khoâng coù vaønh.

D

d m

D

d m 1

1 d 1 = m1.D

1

22

d

d m d 2 = m2 . d 1= m1.m2.D

1

n

nn

d d m d n = mn.d n-1 = m1.m2.m3…mn.D



tbn mn Dmd lg)1()(lglg 1

Laáy logarit caû hai veá ta coù :

ÖÙng vôùi moãi laàn daäp coù moät boä khuoân töông öùng (hình 2-83).- Löïc eùp phuï Q: Löïc eùp phuï Q taùc duïng leân taám chaën nhaèm muïc ñích laøm phoâi bieán

daïng ñeàu, traùnh hieän töôïng neáp nhaên ôû thaønh. Löïc Q xaùc ñònh theo bieåu thöùc:

Q = F.qF - Dieän tích phaàn phoâi bò chaën.q - Aùp löïc rieâng phaàn khi chaën, noù phuï thuoäc chieàu daøy vaät lieäu, heä soá daäp saâu, tính

chaát vaät lieäu. Ví duï:qnhoâm = 0,08 0,12 kg/mm2 qñoàng = 0,12 0,18 kg/mm2

qtheùp = 0,25 0,35 kg/mm2

Noùi chung neáu Q nhoû thì taùc duïng cuûa taám

chaën giaûm, deã bò neáp nhaên, gaây trôû löïc phoâi deã ñöùt.Neáu Q lôùn quaù seõ gaây moûng thaønh vaø ñöùt ñaùy.

- Khe hôû Z: Möùc ñoä bieán daïng khi daäp saâu,chaát löôïng daäp saâu phuï thuoäc raát nhieàu vaøo khe hôûZ giöõa chaøy vaø coái. Neáu taêng Z thì kim loaïi deã bieándaïng nhöng laøm cho thaønh saûn phaåm daäp khoâng thaúng goùc vôùi ñaùy vaø deã coù neáp nhaên.Neáu nhoû quaù thì daäp hay bò ñöùt do saûn phaåm bò keït ñoàng thôøi laøm khuoân choùng moøn.

Xaùc ñònh khe hôû Z theo coâng thöùc sau:

Z = K.S + Smax

K - Heä soá phuï thuoäc vaøo chieàu daøy vaät lieäu, tính chaát vaät lieäu. Ví duï daäp saâu coùtaám chaën, laàn ñaàu S = 0,5 2 mm thì K = 0,1.

S - Chieàu daøy vaät lieäu (mm).Smax - Chieàu daøy lôùn nhaát cuûa phoâi (mm).

- Chaøy vaø coái ñeàu phaûi coù goùc löôïn, ñaëc bieät laø coái ñeå traùnh ñöùt phoâi trong quaùtrình daäp.

Baùn kính löôïn caøng lôùn, kim loaïi bieán daïng caøng deã, nhöng thaønh saûn phaåm deã taïoneáp nhaên. Baùn kính löôïn nhoû quaù phoâi hay bò raùch trong quaù trình daäp.

- Tính löïc daäp saâu (Pd):

Löïc daäp saâu goàm 2 thaønh phaàn: löïc laøm bieán daïng chi tieát P vaø löïc cuûa vaønh eùp Q

Pd = P + Q

Rcoái Rchaøy

Hình 2-83 Baùn kính löôïncuûa chaøy coái.

Z

tb

n

m

Dmd n

lg

)lg(lg1 1



Löïc bieán daïng cho laàn thöù n cuûa chi tieát hình truï tính theo coâng thöùc:

P = Kn..dn.S.b Kn – Heä soá phuï thuoäc chuû yeáu vaøo heä soá daäp saâu m.dn – Ñöôøng kính chi tieát laàn daäp thöù n = 1,2,3…S – Chieàu daøy phoâi (mm).b – Giôùi haïn beàn vaät lieäu kg/mm2 Ñoái vôùi chi tieát baát kyø coù chu vi phöùc taïp:

P = L.S.b L - Chu vi ñaùy chi tieát.

2. Daäp saâu coù bieán moûng thaønh.

Daäp saâu coù bieán moûng thaønh laø quaù trình daäp saâu coù cöôõng böùc laøm giaûm chieàudaøy ôû thaønh chi tieát so vôùi chieàu daøy phoâi.

Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø ñöôøng kính chi tieát giaûm ít, chieàu saâu taêng nhieàuvaø do ñoù giaûm chieàu daøy thaønh phoâi, chieàu daøy cuûa ñaùy khoâng thay ñoåi.

Ñeå tieán haønh daäp saâu coù laøm moûng thaønh ta duøng moät boä khuoân coù khe hôû giöõachaøy vaø coái nhoû hôn chieàu daøy phoâi (Z < S) hình 2-84

Baûn chaát quaù trình bieán daïng khi daäp saâu coù bieán moûng thaønh coù theå giaûi thích nhösau:

Döôùi taùc duïng cuûa löïc eùp P chaøy taùc duïng vaøo ñaùy phoâi, khi ñoù seõ phaùt sinh ra öùng

suaát keùo ôû thaønh chi tieát laøm cho kim loaïi cuûa thaønh phoâi lieäu bò keùo daøi ra theo khe hôûgiöõa chaøy vaø coái. Vì khe hôû giöõa chaøy vaø coái Z nhoû hôn chieàu daøy phoâi S neân ôû vuøng bieándaïng tuøy theo möùc ñoä chuyeån ñoäng cuûa chaøy maø giaûm moûng chieàu daøy thaønh chi tieát.

Do trôû löïc bieán daïng cuûa thaønh khi giaûm moûng thaønh, neân sinh ra öùng suaát neùnthaúng goùc vôùi phaàn beà maët coân cuûa coái. Do ñoù toång taùc duïng cuûa öùng suaát keùo vaø neùn noùitreân seõ laøm cho ôû vuøng bieán daïng coù traïng thaùi öùng suaát keùo neùn phöùc taïp laøm kim loaïibieán daïng deûo, chieàu daøy giaûm ñi vaø keùo daøi ra theo höôùng ñöôøng sinh.

Hình 2-84 Daäp saâu coù laøm moûng thaønh.1. Coái daäp 2. Chaøy daäp 3. Saûn phaåmdaäp.

Z = (0,3

S

3



Ngoaøi ra treân thaønh khuoân, giöõa phoâi kim loaïi vaø khuoân coøn coù löïc ma saùt taùc duïngngöôïc vôùi höôùng di ñoäng cuûa kim loaïi. Löïc ma saùt naøy cuõng coù taùc duïng caûn trôû söï bieándaïng cuûa kim loaïi. Vì theá löïc daäp saâu phaûi ñuû lôùn ñeå laøm bieán daïng deûo phoâi vaø thaéngñöôïc löïc ma saùt.

Ñaëc ñieåm quaù trình daäp saâu coù bieán moûng thaønh:

- Khoâng caàn löïc eùp phuï, boä phaän eùp phu, thieát bò daãn höôùngï hoaëc caùc khuoân phöùctaïp coù boä phaän choáng neáp nhaên maø chaát löôïng chi tieát vaãn ñaûm baûo, khoâng bò neáp nhaên.

- Daäp saâu coù bieán moûng thaønh do khoâng caàn löïc eùp phuï neân duøng ñöôïc treân maùy eùpñôn.

- Soá laàn daäp saâu giaûm do coù khaû naêng taïo ñöôïc bieán daïng lôùn.

- Chaát löôïng kim loaïi khi daäp saâu coù bieán moûng thaønh toát hôn vì sau khi daäp moätvaøi laàn phaûi uû do ñoù caáu truùc kim loaïi coù haït ñoàng ñeàu vaø nhoû hôn.

Coù 2 phöông phaùp daäp saâu coù bieán moûng thaønh:

- Laøm thay ñoåi ñöôøng kính xong roài môùi bieán moûng thaønh.

- Vöøa thay ñoåi ñöôøng kính vöøa tieán haønh laøm bieán moûng thaønh cuøng moät luùc. Vôùiphöông phaùp naøy thì kim loaïi bieán daïng maõnh lieät hôn (hình 2-85).

a. Tính kích thöôùc phoâi:

Khi daäp saâu coù bieán moûng thaønh caùc chi tieát hình truï, kích thöôùc cuûa phoâi ñöôïc xaùcñònh döïa vaøo ñieàu kieän caân baèng theå tích kim loaïi giöõa phoâi vaø chi tieát.

Trong ñoù:V - Theå tích phoâi coù tínhñeán löôïng dö ñeå caét meùp.

S - Chieàu daøy phoâi.

S = (1 1,2). Sñaùy

Sñaùy - Chieàu daøy ñaùy.

V = (1 +a). Vchi tieát

a - Heä soá tính ñeán löôïngdö caét meùp.

Neáu h/d < 3 thì a = (8 10%). Vchi tieát

h/d = 310 thì a = (10 12%). Vchi tieát

h/d > 10 thì a = (12 15%). Vchi tieát

b. Tính heä soá bieán daïng K vaø soá laàn daäp n:

S

V D phoi 13,1

S

Hình 2-85 Daäp saâu bieán moûng thaønh chi tieát hình truï.



)1(lg

lglg

tb

on

K

F F n

Thoâng thöôøng thì daäp saâu coù bieán moûng thaønh ñöôïc tieán haønh töø phoâi ñaõ ñöôïc daäpsaâu laàn ñaàu khoâng bieán moûng.

Ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä bieán daïng ôû moãi nguyeân coâng, ngöôøi ta söû duïng ñaïi löôïng K

Trong ñoù: K - Möùc ñoä bieán daïng.Fn-1; Fn - Dieän tích tieát dieän ngang ôû caùc nguyeân coâng.

Sn-1; Sn - Chieàu daøy thaønh ôû caùc nguyeân coâng.

mbm - Heä soá bieán moûng (mbm = Sn / Sn-1)

Nhö vaäy möùc ñoä bieán daïng chung seõ laø:

o

n

o

noch

F

F

F

F F K

1

Fn – Dieän tích tieát dieän ngang cuûa chi tieát.Fo – Dieän tích tieát dieän ngang cuûa phoâi.

Neáu laø phoâi phaúng Fo = .Dphoâi.S

Soá laàn daäp tính theo coâng thöùc :

Trong ñoù :

Fo, Fn - Dieän tích tieát dieän ngang cuûa phoâi vaø chi tieát.

Ktb - Möùc ñoä bieán daïng trung bình cho pheùp ôû moãi nguyeân coâng.

Khi tính toaùn coi caùc heä soá K1 = K2 = .....=Kn = Ktb

Giaù trò cuûa Ktb, mbm cho trong soå tay daäp nguoäi tuøy thuoäc vaøo vaät lieäu vaø thöù töïnguyeân coâng.

Do coù söï bieán cöùng raát maïnh trong quaù trình daäp saâu neân ôû caùc nguyeân coâng tieáptheo caàn giaûm daàn möùc ñoä bieán daïng vaø uû ñeå phuïc hoài tính deûo cuûa kim loaïi.

Sau khi xaùc ñònh ñöôïc möùc ñoä bieán daïng ôû moãi nguyeân coâng, coù theå xaùc ñònh ñöôïcchieàu daøy thaønh vaø chieàu cao chi tieát ôû moãi nguyeân coâng döïa vaøo ñieàu kieän theå tích khoângñoåi.

5.4.3 Uoán vaønh (Nong loã).Uoán vaønh laø nguyeân coâng cheá taïo caùc chi tieát coù gôø, ñöôøng kính D, chieàu cao H vaø

ñaùy chi tieát roãng. Phoâi ñeå uoán vaønh caàn ñoät loã ñöôøng kính d phuø hôïp, sau ñoù duøng boäkhuoân goàm chaøy vaø coái (hình 2-86A).

Ñeå ñaûm baûo chaát löôïng uoán vaønh, haïn cheá söï nöùt meùp thì khi uoán vaønh caàn ñaûmbaûo heä soá uoán vaønh hôïp lyù Ku

bm

n

nn

n

nn mS

S S

F

F F K

11

1

1

1



3,12,1 ct

f

t d

d K

Thöôøng Ku= 0,62 0,72

Trong ñoù:D - ñöôøng kính chi tieát tính theo ñöôøng trung hoøa (mm)d - ñöôøng kính loã(mm)

Neáu chieàu cao chi tieát H khoâng theå uoán moät laàn khi H > Hmax ( chieàu cao uoán vaønh

tôùi haïn) thì quaù trình uoán vaønh phaûi qua moät soá nguyeân coâng nhö treân hình 2-86B. Töø phoâiphaúng daäp saâu thaønh hình truï (hình a), ñoät loã ôû ñaùy (hình b), sau ñoù tieán haønh nong loã(hình c).

5.4.4 Toùp mieäng

Toùp mieäng laø nguyeân coâng laøm nhoû mieängcuûa caùc chi tieát ñaõ daäp saâu. Mieäng bò toùp coù theå coùhình coân, hình baùn caàu. Quaù trình toùp mieäng chitieát daäp saâu trình baøy treân hình 2-87.

Khuoân döôùi laøm nhieäm vuï ñònh vò chi tieát,khuoân treân coù hình coân ñöôøng kính giaûm daàn, phaàncuoái cuûa khuoân treân laø hình truï. Ñeå khoûi xaûy rahieän töôïng xeáp ôû mieäng toùp thì tyû soá giöõa ñöôøngkính phoâi (chi tieát daäp giaõn) df vaø ñöôøng kính cuûachi tieát (mieäng toùp) dct phaûi giôùi haïn trong moätphaïm vi cho pheùp.

Khi caàn toùp mieäng coù ñöôøng kính nhoû hôn so vôùi ñöôøng kính phoâi thì phaûi qua moätsoá laàn toùp.

5.4.5. Giaõn phoàng, In noåi.

Ngöôïc vôùi coâng vieäc toùp mieäng, giaõn phoàng nhaèm laøm to chi tieát ñaõ daäp giaõn ôûphaàn döôùi, coøn mieäng vaãn giöõ nguyeân, khoâng laøm thay ñoåi chieàu daøy chi tieát. Quaù trìnhgiaõn phoàng trình baøy treân hình 2-88. Chi tieát ñaõ daäp giaõn ñaët vaøo khuoân hai nöûa, loøng

Hình2-87.Toùp mieäng.

H

B)A)Hình 2-86 Sô ñoà uoán vaønh.

A) Uoán vaønh 1 laàn. B) Uoán vaønh nhieàu laàn.

D

d K u



khuoân laø hình daïng cuûa saûn phaåm ñònh cheá taïo. Phía trong chi tieát daäp giaõn (phoâi) laø khoáicao su vaø duøng chaøy eùp leân cao su. Nhôø tính chaát ñaøn hoài cao su ñaåy thaønh chi tieát saùt vaøothaønh khuoân taïo thaønh saûn phaåm.



Cuõng coù theå duøng bi theùp hoaëcchaát loûng, khí eùp thay theá cao su mieãnlaø sau khi daäp xong coù theå laáy ra khoûisaûn phaåm ñöôïc.

- In noåi: duøng ñeå in nhöõng hìnhgaân hoaëc chöõ noåi leân saûn phaåm daäp taámhoaëc caùc phoâi taám nhaèm muïc ñích taêngñoä cöùng vöõng vaø taêng tính myõ thuaät cuûachi tieát.

Hình 2-88. Giaõn phoàng.



PHAÀN III

COÂNG NGHEÄ HAØN

Chöông 1CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ COÂNG NGHEÄ HAØN

1.1 Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø phaân loaïi haøn.

1.1.1 Ñònh nghóa:

- Haøn laø phöông phaùp coâng ngheä noái hai hoaëc nhieàu phaàn töû thaønh moät lieân keát beàn

vöõng khoâng thaùo rôøi, ñöôïc thöïc hieän baèng nguoàn nhieät “Q” (hoaëc nguoàn nhieät vaø aùp löïc)

nung choã noái ñeán traïng thaùi haøn “TTH”, sau ñoù kim loaïi töï keát tinh (öùng vôùi TTH laø chaûy

loûng) hoaëc duøng aùp löïc eùp (öùng vôùi TTH deûo) ñeå caùc phaàn töû lieân keát vôùi nhau cho ta moáihaøn.


Coâng ngheä haøn ngaøy nay phaùt trieån maïnh vaø ñöôïc söû duïng roäng raõi, vì coù caùc ñaëc

ñieåm sau:

- Tieát kieäm vaät lieäu: Vôùi cuøng loaïi keát caáu kim loaïi, haøn tieát kieäm 1020% khoái

löôïng kim loaïi so vôùi caùc moái gheùp khaùc (noái baèng ñinh taùn), hoaëc töø 30 50% khoái löôïng

kim loaïi so vôùi ñuùc. Ñoàng thôøi haøn coù theå haøn caùc kim loaïi khaùc nhau ñeå tieát kieäm kim

loaïi quyù hoaëc taïo keát caáu ñaëc bieät. Ví duï nhö haøn ñoàng vôùi theùp, haøn nhoâm vôùi theùp...

- Moái haøn coù ñoä beàn cao vaø ñaûm baûo ñoä kín. Thoâng thöôøng môùi haøn kim loaïi ñöôïc

hôïp kim hoùa toát hôn kim loaïi vaät haøn, neân moái haøn chòu taûi troïng tónh toát.Vì vaäy haøn

thöôøng duøng cheá taïo caùc keát caáu kín duøng chöùa ñöïng vaø chòu aùp löïc cao (caùc bình chöùa,

noài hôi). Haøn caùc keát caáu phöùc taïp yeâu caàu coù ñoä beàn cao (ví duï nhö caùc khung daàm chòu

löïc, voû taøu thuûy…).

- Haøn coù naêng suaát cao, vì coù theå giaûm ñöôïc soá löôïng caùc nguyeân coâng, giaûm cöôøng

ñoä lao ñoäng, deã töï ñoäng hoaù vaø cô khí hoùa quaù trình saûn xuaát (ví duï caùc daây chuyeàn haøn

voû oâ toâ...)

- Nhöôïc ñieåm cuûa haøn laø do nguoàn nhieät nung noùng cuïc boä, deã taïo öùng suaát dö lôùn

gaây bieán daïng caùc keát caáu haøn, toå chöùc kim loaïi vuøng gaàn moái haøn bò thay ñoåi theo chieàu

höôùng xaáu ñi, laøm giaûm khaû naêng chòu taûi troïng ñoäng cuûa moái haøn, maët khaùc trong moái

haøn deã gaây khuyeát taät nhö roã, nöùt...

- Ñöôïc duøng roäng raõi trong lónh vöïc cheá taïo maùy, giao thoâng vaän taûi, xaây döïng...



1.1.3 Phaân loaïi.Ngaøy nay coù hôn 120 phöông phaùp haøn khaùc nhau. Theo traïng thaùi haøn chia laøm 2

nhoùm: Haøn noùng chaûy vaø haøn aùp löïc.

1. Haøn noùng chaûy:

- Yeâu caàu nguoàn nhieät coù coâng suaát ñuû lôùn (ngoïn löûa O2 - C2H2, hoà quang ñieän,

plasma...) ñaûm baûo nung noùng cuïc boä kim loaïi cô baûn vaø vaät lieäu haøn tôùi traïng thaùi noùng

chaûy.- Khi haøn noùng chaûy caùc khí xung quanh nguoàn nhieät coù aûnh höôûng raát quan troïng

ñeán quaù trình luyeän kim vaø hình thaønh moái haøn. Do ñoù ñeå ñieàu chænh quaù trình haøn theo

chieàu höôùng mong muoán thì phaûi duøng caùc bieän phaùp coâng ngheä nhaát ñònh: duøng thuoác

baûo veä, khí baûo veä, haøn trong chaân khoâng.v.v...

- Chaúng haïn nhö haøn khí, haøn hoà quang tay, haøn töï ñoäng vaø baùn töï ñoäng döôùi lôùp

thuoác, haøn hoà quang trong moâi tröôøng khí baûo veä, haøn xæ ñieän, haøn plasma...

2. Haøn aùp löïc.

- Haøn döôùi taùc duïng cuûa nguoàn nhieät vaø aùp löïc. Ñoái vôùi phöông phaùp naøy, phaïm vinguoàn nhieät taùc ñoäng ñeå haøn laø raát lôùn, moät soá phöông phaùp haøn kim loaïi cô baûn bò nung

noùng ñeán nhieät ñoä baét ñaàu chaûy (nhö haøn ñieåm, haøn ñöôøng).

ÔÛ moät soá phöông phaùp khaùc, kim loaïi cô baûn chæ ñaït ñeán traïng thaùi deûo (nhö haøn tieáp

xuùc ñieän trôû) kim loaïi hoaøn toaøn khoâng chaûy, maø söï lieân keát haøn xaûy ra do kimloaïi khueách

taùn ôû traïng thaùi raén coù söï taùc duïng cuûa nhieät vaø aùp löïc.

- Haøn döôùi taùc duïng cuûa aùp löïc. ÔÛ phöông phaùp naøy söï lieân keát haøn chæ do taùc duïngcuûa löïc khoâng coù nguoàn nhieät cung caáp (nhö haøn nguoäi, haøn noå, haøn sieâu aâm).

Coù theå bieåu thò caùc phöông phaùp haøn theo sô ñoà sau:

1- Haøn la de. 2- Haøn hoà quang plasma. 3- Haøn chuøm tia ñieän töû. 4. Haøn hoà quang ñieän.5- Haøn xæ ñieän. 6. Haøn khí. 7- Haøn nhieät nhoâm. 8- Haøn hoà quang tay. 9.Haøn töï ñoäng vaø



baùn töï ñoäng döôùi lôùp thuoác.10. Haøn hoà quang trong moâi tröôøng khí baûo veä. 11. Haøn hoàquang tay ñieän cöïc noùng chaûy. 12. Haøn hoà quang tay ñieän cöïc khoâng noùng chaûy. 13.Haøn trong moâi tröôøng khí argon. 14. Haøn trong moâi tröôøng khí Heâli. 15. Haøn trong moâitröôøng khí nitô. 16.Haøn trong moâi tröôøng khí CO2. 17. Haøn sieâu aâm. 18. Haøn noå. 19. Haøn nguoäi. 20. Haøn ñieän tieáp xuùc. 21. Haøn ma saùt. 22. Haøn khueách taùn trong chaân khoâng.23.Haøn cao taàn. 24. Haøn reøn. 25. Haøn giaùp moái. 26. Haøn ñieåm. 27. Haøn ñöôøng. 28. Haønbaèng ñieän cöïc giaû. 29. Haøn ñieåm baèng tuï.

Ngoaøi 2 nhoùm treân coøn coù haøn vaåy (coøn goïi laø haøn baèng hôïp kim trung gian): laøphöông phaùp noái caùc chi tieát kim loaïi laïi vôùi nhau nhôø kim loaïi hoaëc hôïp kim trung giangoïi laø vaåy haøn. Trong quaù trình haøn, vaåy haøn ñöôïc nung noùng ñeán traïng thaùi chaûy, coøn kimloaïi neàn khoâng bò nung chaûy.

1.2 Quaù trình luyeän kim vaø toå chöùc kim loaïi moái haøn . 1.2.1 Quaù trình luyeän kim khi haøn noùng chaûy:

Phöông phaùp haøn thoâng duïng nhaát laø phöông phaùp haøn noùng chaûy. Ñoái vôùi phöông

phaùp naøy, khi haøn caùc quaù trình hoùa lyù xaûy ra trong kim loaïi loûng ôû vuõng haøn cuõng gioáng

nhö khi luyeän kim. Coù nghóa cuõng xaûy ra quaù trình oâxyhoùa, quaù trình khöû oâxy, quaù trìnhhôïp kim hoùa… song khi haøn noùng chaûy coù moät soá ñaëc ñieåm rieâng sau:

+ Kim loaïi ôû que haøn vaø vaät haøn chaûy loûng raát nhanh (khoaûng vaøi giaây).

+ Löôïng kim loaïi chaûy raát nhoû.

+ Nhieät ñoä ôû vuõng haøn raát cao.

+ Sau khi haøn kim loaïi loûng ôû vuõng haøn ñoâng ñaëc raát nhanh.

+ Nguoàn nhieät nung noùng khi haøn luoân laø nguoàn nhieät di ñoäng.

Do vaäy maø caùc quaù trình hoùa lyù xaûy ra trong vuõng haøn khoâng theå thöïc hieän trieät ñeå

vaø khoù ñieàu khieån.Khi xem xeùt quaù trình dòch chuyeån kimloaïi loûng töø que haøn vaøo vuõng haøn trong haøn

noùng chaûy, ngöôøi ta thaáy kim loaïi loûng vaø caû hôi kim loaïi bò nung noùng ôû nhieät ñoä cao seõ

gaây ra töông taùc qua laïi giöõa caùc pha:

Moâi tröôøng khí - Kim loaïi loûng - Xæ loûng.* Pha khí trong vuõng haøn noùng chaûy.

- Döôùi taùc duïng nhieät ñoä cao cuûa nguoàn nhieät caùc phaâ töû khí xung quanh vuõng haøn bò

phaân ly.

H2 2H + Q1 O2 2O + Q2

N2 2N + Q3

Hoaëc 2H2O 2H2 + O2 + Q4

CO2 CO + O + Q5

ÔÛ traïng thaùi nguyeân töû, caùc khí naøy coù hoaït tính cao hôn vaø deã daøng taùc duïng qua



laïi vôùi caùc gioït kim loaïi noùng chaûy cuõng nhö vôùi kim loaïi vuõng haøn. Xeùt aûnh höôûng cuûa

caùc nguyeân töû khí noùi treân ñeán tính chaát cuûa moái haøn khi haøn theùp:

- OÂ xy laø khí gaây söï oâxy hoùa raát maïnh ôû nhieät ñoä cao.

2Fe + O2 2FeO

4Fe + 3O2 2Fe2O3

3F + 2O2 Fe3O4

O2 + 2Mn = 2MnOO2 + Si = SiO2

O2 + C = CO2

Söï oâxy hoùa naøy laøm aûnh höôûng tröïc tieáp tôùi cô tính cuûa theùp (giaûm ñoä beàn, ñoä dai va

chaïm).

- Ni tô: ÔÛ nhieät ñoä cao coù hoaït tính maïnh vôùi Fe taïo ra caùc nitrit Fe2N…laøm ñoä daõn

daøi vaø ñoä dai va chaïm.N2 laø nguyeân toá coù haïi khi haøn caùc chi tieát chòu taûi troïng ñoäng.

- Hyñroâ: deã bò phaân huûy ôû nhieät ñoä cao thaønh caùc nguyeân töû coù hoaït tính cao, hoøa tan

raát maïnh vaøo theùp taïo thaønh roã khí, gaây öùng suaát vaø laøm giaûm ñoä beàn cuûa kim loaïi moáihaøn.

Caùc khí trong moâi tröôøng xung quanh vuõng haøn nhö O2, H2, hôi nöôùc, CO2 ñeàu laø

nhaân toá coù haïi cho moái haøn. Do vaäy khi haøn ngöôøi ta phaûi duøng caùc bieän phaùp coâng ngheä

nhaèm ngaên ngöøa söï xaâm nhaäp cuûa moâi tröôøng khí naøy vaøo kim loaïi haøn, ñaûm baûo cho moái

haøn thoûa maõn cô tính caàn thieát. Ví duï nhö moâi tröôøng khí baûo veä (khí trô), duøng lôùp thuoác

baøo veä, hoaëc xæ haøn…

* Pha xæ trong vuõng haøn.

- Xæ haøn laø moät hôïp chaát cuûa caùc oxít vaø caùc muoái khaùc nhau nhö Na2OSiO2,Ca2OSiO2 , MnO, FeO, Al2O3… Chuùng coù khoái löôïng rieâng nhoû hôn kim loaïi noùng chaûy, do

ñoù chuùng phaân boá chuû yeáu treân beà maët kim loaïi loûng.

- Vai troø cuûa xæ ôû ñaây laø:

+ Baûo veä kim loaïi khoûi bò oxy hoùa.

+ Duy trì caùc quaù trình luyeän kim khi haøn goàm coù: khöû oâxy, hôïp kim hoùa kim loaïi

haøn, tinh luyeän ( khöû caùc taïp chaát coù haïi nhö P, S).

Caên cöù vaøo ñoä chua cuûa xæ laø:

oxitbazo M

oxitaxit M

n %

%

- Ngöôøi ta chia ra laøm 2 heä xæ: n > 1 : Heä xæ axít.

n < 1 : Heä xæ bazô.

Heä xæ axit coù öu ñieåm ñaûm baûo toát hôn vai troø cuûa xæ: baûo veä kim loaïi khoâng bò oâxy

hoùa, duy trì hoà quang chaùy oån ñònh, xæ raát deã bong khoûi kim loaïi khi nguoäi.



* AÛnh höôûng töông hoã giöõa kim loaïi loûng, moâi tröôøng khí vaø xæ haøn trong quaù trình

haøn.

Trong quaù trình haøn, do ôû ñieàu kieän nhieät ñoä cao vaø coù söï töông hoã giöõa kimloaïi

loûng, moâi tröôøng khí vaø xæ haøn neân chuùng thöôøng xaûy ra caùc quaù trình sau:

- Quaù trình oâxy hoùa: Do kim loaïi loûng cuõng nhö xæ haøn tieáp xuùc vôùi moâi tröôøng khí

xung quanh neân coù 3 khaû naêng oâxy hoùa kim loaïi cô baûn vaø xæ nhö sau:

+ OÂxy hoùa tröïc tieáp kim loaïi noùng chaûy ôû nhieät ñoä cao bôûi caùc oxy töï do ôû daïngnguyeân töû.

+ OÂxy hoùa caùc oxít baäc thaáp ñeå thaønh caùc oxít baäc cao.

+ OÂxy hoùa treân cô sôû phaûn öùng trao ñoåi.

2Fe + O2 = 2FeO

2Mn + O2 =2MnO

4Al + 3O2 = 2Al2O3

2Ca + O2 = 2CaO

2FeO + Si = SiO2 + 2FeCaùc oâxit kim loaïi coù theå hoøa tan hoaëc khoâng hoøa tan vaøo kim loaïi noùng chaûy. Vieäc

khöû oâxit naøy raát khoù khaên. Ñeå caùc oâxit kim loaïi naøy khoâng hoøa tan vaøo kim loaïi, ngöôøi ta

phaûi coù bieän phaùp khöû oâxy hoaëc ñöa chuùng vaøo xæ haøn.

- Quaù trình khöû oxy:

+ Dieãn ra döôùi daïng caùc phaûn öùng trao ñoåi. Ngöôøt ta söû duïng caùc nguyeân toá

hôïp kim coù hoaït tính hoùa hoïc vôùi oâxy cao hôn ñeå khöû oâxy cho caùc kim loaïi hoaït tính

yeáu hôn. Caùc nguyeân toá naøy goïi laø nguyeân toá khöû oâxy nhö Al, Ti, mn, Si…Caùc

nguyeân toá naøy coù aùi löïc maïnh vôùi oâxy, ñeå khöû oâxy töø oxyùt saét FeO, ñoàng thôøi chuùngcoù taùc duïng hôïp kim hoùa moái haøn.

+ Khöû oxy baèng caùc phaûn öùng cho saûn phaåm khí.

FeO + C CO + Fe

FeO + CO Fe + CO2

+ Khöû oxy baèng caùc heä xæ haøn. Ví duï ñoái vôùi heä xæ axit thöôøng coù Si 2O hoaëc

Ti2O, keát quaû caùc oâxit seõ ñöôïc ñöa vaøo xæ.

FeO + SiO2 (FeOSiO2) xæ.

Hoaëc (FeOSiO2) + Mn (MnOSiO2) + Fe

Ngoaøi hai quaù trình treân ( oâxy hoùa vaø khöû oâxy), coøn coù quaù trình hôïp kim hoùa moái

haøn, quaù trình tinh luyeän kim loaïi moái haøn (khöû P, S) nhaèm naâng cao chaát löôïng moái haøn. 1.1.2 Toå chöùc kim loaïi moái haøn.

xæ



Kim loaïi cô baûn Vuøng aûnh höôûng Vuøng vuõng haøn (moái haøn)

Hình 3-1 Caùc vuøng quy öôùc treân maët caét ngang cuûa lieân keát haøn giaùp moái.

Khi xem xeùt söï keát tinh vaø caáu truùc cuûa moái haøn noùng chaûy, ngöôøi ta thaáy raèng:

Nguoàn nhieät haøn nung noùng chaûy kim loaïi que haøn vaø moät phaàn kim loaïi vaät haøn taïo neân

vuõng haøn chaûy loûng. Vuøng kim loaïi vaät haøn laân caän bò aûnh höôûng cuûa nguoàn nhieät haøn

truyeàn ra gaây söï thay ñoåi toå chöùc vaø tính chaát cuûa noù, goïi laø vuøng aûnh höôûng nhieät

“AHN”, phía ngoaøi cuøng laø vuøng kim loaïi cô baûn (hình 3-1).

1. Vuøng vuõng haøn (moái haøn):

Bao goàm kim loaïi boå sung töø vaät lieäu haøn (daây haøn, que haøn, que haøn phuï,…) vaø moätphaàn kim loaïi cô baûn. Sau khi keát tinh, thaønh phaàn vaø toå chöùc kim loaïi moái haøn coù theå raát

khaùc so vôùi kim loaïi boå sung vaø kim loaïi cô baûn.

Söï keát tinh cuûa kim loaïi khi haøn xaûy ra gioáng nhö quaù trình ñuùc, goàm hai quaù trình:

Quaù trình sinh maàm tinh theå vaø quaù trình phaùt trieån maàm. Caùc maàm tinh theå ñaàu tieân xuaát

hieän ôû rìa, meùp haøn cuûa kim loaïi cô baûn, sau ñoù phaùt trieån daàn, ñoàng thôøi tieáp tuïc sinh ra

caùc maàm môùi naèm phía trong vuõng haøn

Toå chöùc kim loaïi vuõng haøn

goàm:

+ Vuøng saùt vôùi kim loaïi cô

baûn, do toác ñoä nguoäi nhanh neân

haït nhoû mòn. Vuøng tieáp theo kim

loaïi keát tinh theo höôùng thaúng

goùc vôùi beà maët taûn nhieät taïo neân

daïng nhaùnh caây keùo daøi (Tinh

theå hình truï). Khi haøn moái haøn

nhieàu lôùp, seõ traùnh ñöôïc caáu truùc tinh theå truï thoâ.

+ Vuøng trung taâm moái haøn do nguoäi chaäm neân haït lôùn ñoàng truïc, vuøng naøy thöôøng

laãn taïp chaát vaø toàn taïi khuyeát taät nhö roã khí, roã xæ, söï thieân tích...

2. Vuøng aûnh höôûng nhieät (AHN)Hình 3-3 bieåu thò ñöôøng cong phaân boá nhieät vaø söï thay ñoåi caáu truùc kim loaïi cô baûn

trong vuõng haøn vaø quan heä vôùi giaûn ñoà traïng thaùi Fe-C cuûa theùp C thaáp

Hình 3-2 Toå chöùc kim loaïi vuõng haøn.

Taïp chaát

(Tinh theå hình truï)

Vuøng haït ñoàng truïc



Vuøng AHN coù nhieät ñoä cao laø ôû meùp haøn, khoaûng 1500oC roài giaûm daàn ñeán 500

600oC ôû caùch xa truïc taâm ñöôøng haøn 180 mm veà moãi phía. Do nhieät ñoä thay ñoåi khaùc nhau

maø toå chöùc kim loaïi cuõng thay

ñoåi khaùc nhau, goàm caùc vuøng

sau:

- Vuøng 1: Vuøng kim loaïi

chaûy khoâng hoaøn toaøn (vuøngquaù ñoä).

- Vuøng 2 laø vuøng quaùnhieät, vuøng 3 laø vuøng thöôønghoùa (hay keát tinh laïi hoaøntoaøn), vuøng 4 laø vuøng keát tinhlaïi khoâng chuyeån bieán pha,vuøng 5 laø vuøng keát tinh laïihoaøn toaøn, vuøng 6 laø vuøng doøn

xanh.Trong soá caùc vuøng ñoù,vuøng quan taâm nhaát laø vuøngquaù nhieät (coù nhieät ñoä treân1100oC), ôû ñaây ñoä haït lôùnhình thaønh toå chöùc Vitmantet, do ñoù tính deûo vaø ñoä dai va chaïm giaûm nhieàu, laø vuøng yeáunhaát cuûa moái haøn. Ngoaøi ra coù vuøng doøn xanh( coù nhieät ñoä döôùi 500oC) tuy khoâng thay ñoåitoå chöùc, song do aûnh höôûng nhieät maø toàn taïi öùng suaát dö, neân cuõng laøm cô tính giaûm khimoái haøn laøm vieäc coù taûi troïng.

1.3 Tính haøn cuûa kim loaïi vaø hôïp kim.1.3.1 Khaùi nieäm vaø phaân loaïi. 1. Khaùi nieäm.

- Tính haøn laø khaû naêng cuûa kim loaïi vaø hôïp kim cho pheùp hình thaønh moái haøn baèng

caùc coâng ngheä haøn thoâng thöôøng thích hôïp ñeå moái haøn ñaït ñöôïc caùc tính chaát caàn thieát,

ñaûm baûo ñoä tin caäy cuûa lieân keát haøn khi laøm vieäc.

- Phaân loaïi: Chia thaønh 4 nhoùm.

+ Nhoùm 1: Vaät lieäu coù tính haø n toát.

Laø nhöõng vaät lieäu cho pheùp taïo thaønh moái haøn baèng nhöõng bieän phaùp coâng ngheäbình thöôøng, khoâng phaûi söû duïng caùc bieän phaùp coâng ngheä ñaëc bieät (nhö nung noùng sô boä).

Nhöõng vaät lieäu naøy sau khi haøn taïo thaønh moái haøn coù cô tính cao. Nhö theùp C thaáp, vaø

phaàn lôùn theùp hôïp kim thaáp…

+ Nhoùm 2: Vaät lieäu coù tính haø n thoûa maõn (tính haøn trung bình).

Laø nhöõng vaät lieäu cho pheùp taïo thaønh moái haøn vôùi cô tính caàn thieát trong nhöõng ñieàu

Hình 3-3 Toå chöùc kim loaïi vuõng haøn vaø vuøng

aûnh höôûng nhieät khi haøn theùp cacbon thaáp.



kieän nhaát ñònh.

Ñoái vôùi nhöõng vaät lieäu naøy phaûi xöû lyù nhieät: Nung noùng sô boä vaø laøm giaûm toác ñoä

nguoäi. Nhö theùp C trung bình, moät soá theùp hôïp kim thaáp vaø trung bình

+ Nhoùm 3: Vaät lieäu coù tính haø n haïn cheá .

Goàm nhöõng vaät lieäu chæ cho pheùp taïo thaønh moái haøn trong caùc ñieàu kieän coâng ngheä

raát ñaëc bieät vaø phöùc taïp. Goàm coù theùp cacbon cao, theùp hôïp kim cao...

+ Nhoùm 4: Vaät lieäu coù tính haø n xaáu.- Laø caùc vaät lieäu khoâng theå taïo thaønh moái haøn thoûa maõn yeâu caàu, keå caû khi coù xöû lyù

baèng caùc bieän phaùp coâng ngheä ñaëc bieät. Haøn caùc vaät lieäu naøy deã bò caùc khuyeát taät roã, nöùt.

Ví duï nhö gang vaø moät soá hôïp kim ñaëc bieät,

1.3.2 Ñaùnh giaù tính haøn cuûa theùp.

Muïc ñích cuûa vieäc naøy laø xaùc ñònh caùc chæ tieâu sau:

- Theùp coù tính haøn khoâng?

- Coù khaû naêng taïo nöùt noùng, nöùt nguoäi khoâng?

- Xaùc ñònh nhieät ñoä nung noùng sô boä.* Haøm löôïng cacbon töông ñöông CE.

CE: Ñaëc tröng cho tính chaát cuûa vaät lieäu, bieåu hieän tính haøn cuûa noù. CE ñöôïc tính theo

haøm löôïng cuûa C vaø caùc nguyeân toá hôïp kim khaùc (Mn, Cr, Mo…) coù trong theùp.

- Ñoái vôùi theùp cacbon thaáp vaø theùp hôïp kim thaáp.

155

V+Mo+Cr

6

Mn +C=

Cu NiC

E

Cr, Mn, C: Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa caùc nguyeân toá ñoù coù trong theùp.

Thoâng qua giaù trò CE coù theå ñaùnh giaù tính haøn cuûa theùp thuoäc loaïi naøo,Theo kinh nghieäm saûn xuaát ngöôøi ta cuõng coù theå ñaùnh giaù gaàn ñuùng tính haøn cuûa

theùp theo thaønh phaàn hoùa hoïc baèng caùch so saùnh toång löôïng caùc nguyeân toá hôïp kim

H.K(%) vôùi haøm löôïng cuûa C coù trong theùp C (%) nhö baûng sau:

H.K(%)

(Mn, Si, Cr, Ni…) Tính haøn cuûa theùp theo % C

Toát Thoûa maõn Haïn cheá Xaáu

< 1,0

1,0 3,0> 3,0

< 0,25

< 0,20< 0,18

0,25 0,35

0,20 0,300,18 0,28

0,35 0,45

0,30 0,400,28 0,38

> 0,45

> 0,4> 0,38

* Thoâng soá ñaùnh giaù nöùt noùng HCS.

Ñoái vôùi theùp C trung bình, theùp hôïp kim trung bình thì xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh

nghieäm:



C, P, S… Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa ca ùc nguyeân toá coù trong theùp.

Khi HCS 4 thì theùp coù khuynh höôùng nöùt noùng khi haøn.

Deã daøng nhaän thaáy S ñöôïc coi laø nguyeân nhaân chính gaây ra nöùt noùng. C,P,S seõ laømtaêng maïnh khaû naêng nöùt noùng. Mn, Cr, Mo, V coù taùc duïng caûn trôû laïi söï nöùt noùng.

* Thoâng soá ñaùnh giaù nöùt nguoäi PL.

PL: Laø thoâng soá bieåu thò söï aûnh höôûng cuûa caùc nguyeân toá hôïp kim tôùi söï hình thaønh

nöùt nguoäi.

(%)10.4

.

604

K H P P

D

CM L

PCM: Laø thoâng soá bieåu thò söï bieán doøn cuûa vuøng aûnh höôûng nhieät ñoái vôùi theùp hôïp

kim thaáp.

155

10602030

Mo B

V NiCuCr MnSiC P

CM

HD: Laø haøm löôïng H2 coù trong kim loaïi moái haøn (ml/100g).

Khi PL 0,286 thì theùp coù khuynh höôùng nöùt nguoäi.

Ñeå haïn cheá hieän töôïng nöùt nguoäi caàn phaûi giaûm haøm löôïng C vaø H2 trong kim loaïi

moái haøn (ví duï duøng que haøn, thuoác haøn khoâng aåm coù chöùa ít H 2).

* Xaùc ñònh nhieät ñoä nung noùng sô boä TP

Ñoái vôùi theùp C trung bình, cao, theùp hôïp kim caàn phaûi nung noùng sô boä tröôùc khihaøn.

Nhieät ñoä nung noùng sô boä ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau:

Trong ñoù CE - Haøm löôïng C töông ñöông cuûa theùp.

)(25,0350 C C T o

E P

V MoCr Mn

NiSiS P C

H CS

3

10.10025

3



Chöông 2

HAØN HOÀ QUANG TAY

2.1 Khaùi nieäm.2.1.1 Thöïc chaát.

Haøn hoà quang tay thöïc chaát laø phöông phaùp haøn noùng chaûy maø nguoàn nhieät khi haøn

laø hoà quang ñieän chaùy giöõa hai ñieän cöïc. Söï chaùy vaø duy trì oån ñònh cuûa hoà quang trongquaù trình haøn ñöôïc thöïc hieän baèng tay (hình 3-4a).

2.1.2 Ñaëc ñieåm.

- Coù theå haøn ñöôïc moái haøn ôû caùc vò trí khoâng gian.

- Thöïc hieän haøn ñöôïc treân caùc chi tieát to, nhoû, ñôn giaûn, phöùc taïp khaùc nhau.

- Coù theå thöïc hieän haøn trong caùc moâi tröôøng khaùc nhau (Khí baûo veä, haøn döôùi nöôùc,

haøn trong chaân khoâng...)

- Thieát bò haøn vaø trang bò gaù laép haøn ñôn giaûn, deã thao taùc.

- Naêng suaát haøn thaáp, chaát löôïng moái haøn khoâng cao, phuï thuoäc vaøo trình ñoä coâng

nhaân.

- Ñöôïc söû duïng roäng raõi

trong caùc ngaønh coâng nghieäp

nhö cheá taïo maùy, giao thoâng

vaän taûi, xaây döïng...

2.2 Hoà quang haøn.

2.2.1 Khaùi nieäm veà hoàquang haøn.

Hoà quang haøn laø söï phoùng

ñieän oån ñònh qua moâi tröôøng khí

ñaõ ñöôïc ion hoùa. Doøng ñieän

truyeàn qua khí naèm giöõa hai

cöïc: cöïc aâm goïi laø katod, cöïc

döông goïi laø Anod.

Hoà quang phaùt ra moätnguoàn saùng vaø nhieät cao. Nguoàn

nhieät coù nhieät ñoä taäp trung raát

cao, duøng laøm noùng chaûy kim

loaïi. AÙnh saùng cuûa hoà quang

chia ra hai loaïi: moät loaïi nhìn

a)

b)

Hình 3-4 Haøn hoà quang tay.a) Maïch ñieän haøn.b) Hoà quang haøn.



thaáy ñöôïc vaø moät loaïi khoâng nhìn thaáy ñöôïc, thöôøng gaây ra vieâm maét vaø hoûng da. Bôûi vaäy

ñeå baûo veä maét vaø da, khi haøn ngöôøi thôï phaûi ñeo maët naïvaø quaàn aùo baûo veä.

2.2.2 Caùch gaây hoà quang vaø

söï chaùy cuûa hoà quang.

a. Phöông phaùp gaây hoà

quang khi haøn.

Cho que haøn chaïm nhanhvaøo vaät haøn theo phöông thaúng

goùc (hình 3-5a) hoaëc cho que haøn

vaïch leân vaät haøn nhö caùch ñaùnh

dieâm (hình 3-5b) khoaûng 1/10s,

luùc naøy maïch ñieän haøn ngaén

maïch, cöôøng ñoä doøng ñieän taêng leân, maët ñaàu que haøn vaø beà maët vaät haøn khoâng nhaün, do

ñoù que haøn vaø vaät haøn chæ tieáp xuùc taïi nhöõng ñieåm

nhaáp nhoâ, daãn ñeán maät ñoä doøng ñieän ôû ñaây raát cao.Döôùi taùc duïng cuûa doøng ñieän coù maät ñoä lôùn sinh ra

moät nhieät naêng lôùn, choã tieáp xuùc taïo neân nhöõng

vuøng noùng chaûy rieâng bieät, chuùng phaùt trieån vaø lieân

keát laïi vôùi nhau taïo neân moät lôùp kim loaïi noùng chaûy

moûng giöõa ñaàu que haøn vaø vaät haøn (hình 3-6a, b).

Khi nhaác que haøn leân khoaûng 25mm khoûi vaät haøn

(hình 3-6c,d) thì coät kim loaïi loûng bò keùo daøi ra,

phaàn kim loaïi noùng chaûy ñaàu que haøn bò thaét laïi vaøtieát dieän ngang giaûm daàn, maät ñoä doøng ñieän taïi ñaây

taêng leân vaø nhieät ñoä cuõng taêng nhanh laøm kim loaïi loûng taùch khoûi que haøn vaø rôi vaøo vuõng

haøn.

Trong khoaûng caùch giöõa 2 ñieän cöïc “l” töông öùng vôùi ñieän theá xaùc ñònh U. Caùc

electron vaø ion aâm seõ chuyeån ñoäng töø aâm cöïc sang döông cöïc, coøn caùc ion döông chuyeån

töø döông cöïc sang aâm cöïc. Vôùi toác ñoä raát lôùn, chuùng va chaïm maïnh vôùi caùc phaàn töû khí,

laøm ion hoùa moâi tröôøng khí phaùt nhieät vaø aùnh saùng. Nhö vaäy hoà quang ñöôïc hình thaønh

giöõa hai cöïc (töùc giöõa que haøn vaø vaät haøn).

Hieän nay cuõng coù theå gaây hoà quang haøn baèng nguoàn xoay chieàu cao taàn. Trong

tröôøng hôïp naøy khoâng caàn phaûi laøm ngaén maïch ñieän cöïc. Nhôø söï phoùng ñieän cuûa doøng

ñieän cao taàn vôùi ñieän aùp cao giöõa hai ñieän cöïc maø trong thôøi gian raát ngaén hình thaønh hoà

quang haøn. Phöông phaùp naøy söû duïng ñeå gaây hoà quang khi haøn baèng ñieän cöïc khoâng noùng

chaûy.

Hình 3-5 Caùch gaây hoà quang khi haøn.a) Phöông phaùp moå thaúng. b) Phöông phaùp ma saùt.

a) b)

Hình 3-6 Quaù trình hìnhthaønh hoà quang haøn.



b. Ñöôøng ñaëc tính tónh cuûa hoà quang haøn.

Tính chaát ñieän cuûa hoà quang ñöôïc ñaëc tröng baèng söï phuï thuoäc giöõa ñieän aùp vaø doøng

ñieän trong hoà quang goïi laø ñaëc tính tónh Volt-Amper cuûa hoà quang (hình 3-7).

- Ñaëc tính naøy coù theå chia laøm 3 khu vöïc: khu vöïc I laø ñaëc tính giaûm, khu vöïc II laø

ñaëc tính cöùng, khu vöïc III laø ñaëc tính taêng.

- Ñoái vôùi hoà quang ñieän ñeå haøn, thoâng thöôøng laø ñaëc tính cöùng, töùc laø ñieän aùp thöïc

teá khoâng phuï thuoäc vaøo doøng ñieän haøn (trong khoaûng doøng ñieän 80 800A hoà quang chaùy

oån ñònh nhaát, vaø chæ coù chieàu daøi hoà quang thay ñoåi thì ñieän theá môùi thay ñoåi). Ñaëc tính

naøy thöôøng duøng cho haøn hoà quang tay, haøn töï ñoäng döôùi lôùp thuoác haøn vôùi doøng haøn nhoû,

haøn trong moâi tröôøng khí baûo veä vôùi ñieän cöïc khoâng noùng chaûy.- Hoà quang vôùi ñaëc tính taêng söû duïng cho haøn trong moâi tröôøng baûo veä vôùi ñieän cöïc

noùng chaûy vaø haøn töï ñoäng döôùi lôùp thuoác vôùi maät ñoä doøng ñieän haøn lôùn. Hoà quang vôùi ñaëc

tính giaûm ít oån ñònh neân ít söû duïng trong thöïc teá.

- Khi hoà quang chaùy ñieän theá ôû hai ñaàu ñieän cöïc giaûm xuoáng.

Theo G.Airôtoân ñieän theá cuûa coät hoà quang ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:

h

hq

hqh I

dl cbl aU

(V)

Uh: Ñieän theá cuûa hoà quang (V).lhq: Chieàu daøi coät hoà quang (cm).

Ih: Doøng ñieän haøn (A).

a: Ñieän theá rôi treân 2 cöïc a = Uk + Ua, noù phuï thuoäc vaøo ñieän cöïc, khi laø que haøn

a= 15 20V, khi laø ñieän cöïc khoâng noùng chaûy a = 30 35V.

Hình 3-7 Ñaëc tính tónh cuûa hoà quang haøn.

a) Caáu taïo ñöôøng ñaëc tính. b) Caùc loaïi ñöôøng ñaëc tính.



b: Ñieän theá rôi treân moät ñôn vò chieàu daøi hoà quang (V/cm) khi haøn theùp cacbon

b = 15 v/cm.

c,d: Laø caùc heä soá. Khi que haøn theùp c=9,4W, d=2,5W/cm.

Vì Ih khaù lôùn neân ñieän theá hoà quang coù theå tính gaàn ñuùng nhö sau:

Uh = a + blhq (V).

Vaäy ñeå giöõ cho hoà quang chaùy oån ñònh khi haøn thì phaûi giöõ söï oån ñònh chieàu daøi hoà

quang. Coù nghóa laø ngöôøi coâng nhaân haøn phaûi ñaûm baûo söï dòch chuyeån que haøn ñeàu ñaën,hoaëc noái maïch ñieän haøn vôùi boä oån aùp.

2.2.3 Hieän töôïng thoåi leäch hoà quang.

Coät hoà quang coù theå xem gaàn nhö daây daãn meàm, do vaäy khi haøn, löïc ñieän tröôøng taùc

duïng leân hoà quang goàm coù löïc ñieän tröôøng tónh cuûa maïch haøn vaø löïc ñieän tröôøng sinh ra

bôûi Fe töø laøm hoà quang bò leäch ñi raát nhieàu, do ñoù coù aûnh höôûng xaáu ñeán quaù trình haøn.

a. AÛnh höôûng cuûa ñieän tröôøng tónh.

Khi haøn vôùi doøng moät chieàu, xung quanh hoà quang phaùt sinh ñieän tröôøng tónh, trong

ñoù thaønh phaàn naèm höôùng phaùp tuyeán: tuøy thuoäc vò trí ñaáu ñieän maø aûnh höôûng naøy coùkhaùc nhau (hình 3-8).

- Hình 3-8b ñieän tröôøng

ñoái xöùng xung quanh hoà

quang. Taùc duïng ñoái xöùng cuûa

ñieän tröôøng leân coät hoà quang

neân hoà quang khoâng bò thoåi

leäch.

- Hình 3-8a,c Hoà quangbò leäch do taùc duïng cuûa ñieän

tröôøng khoâng ñoái xöùng. Töø

phía doøng ñieän ñi vaøo maät ñoä ñöôøng söùc daøy hôn, theá ñieän tröôøng maïnh hôn, do ñoù hoà

quang bò thoåi leäch veà phía ñieän tröôøng yeáu. Khi hoà quang ngaén thì söï thoåi leäch naøy yeáu

hôn so vôùi hoà quang daøi.

b. AÛnh höôûng cuûa saét töø.Vaät lieäu saét töø ñaët gaàn hoà quang seõ laøm

taêng ñoä töø thaám cuûa noù, do vaäy seõ laøm hoàquang bò huùt veà phía vaät saét töø ñoù. Ñieàu naøy

thaáy roõ khi haøn hoà quang vôùi moái haøn meùp

vaät haøn hoaëc khi haøn giaùp moái ôû thôøi ñieåm

baét ñaàu vaø keát thuùc moái haøn, hoà quang ñeàu bò

leäch veà phía vaät haøn coù khoái löôïng lôùn.

Hình 3-8 Taùc duïng cuûa ñieän tröôøng leân hoà quang.

Hình 3-9. AÛnh höôûng cuûa saét töø ñeán hoàquang.

a) Khi haøn moái haøn goùc.b) Khi haøn moái haøn giaùp moái.c) Khi haøn ñeán cuoái moái haøn.



c. Aûnh höôûng cuûa goùc nghieâng ñieän cöïc haøn.

Goùc nghieâng cuûa ñieän cöïc haøn cuõng aûnh höôûng ñeán söï phaân boá ñöôøng söùc töø xung

quanh hoà quang.

Bôûi vaäy choïn goùc nghieâng ñieän cöïc haøn

(que haøn) thích hôïp coù theå thay ñoåi ñöôïc tính

chaát phaân boá ñöôøng söùc töø vaø coù theå taïo ra

ñieän tröôøng ñoàng ñeàu, khaéc phuïc hieän töôïngthoåi leäch hoà quang khi haøn.

Hieän töôïng thoåi leäch hoà quang cuõng coù

theå do moät soá nguyeân nhaân khaùc gaây neân: taùc

duïng tröïc tieáp cuûa caùc luoàng khí, gioù maïnh hoaëc do loõi que haøn vaø thuoác boïc khoâng ñoàng

taâm, nhöng chuû yeáu laø do ñieän tröôøng phaân boá khoâng ñoàng ñeàu xung quanh coät hoà quang.

Khi coù hieän töôïng thoåi leäch hoà quang thì ngöôøi thôï haøn khoù ñieàu khieån hoà quang vaøo ñuùng

vò trí caàn haøn ñeå taäp trung nhieät naêng lôùn nhaát cho quaù trình haøn, baûo veä vuõng haøn cuõng

nhö chaát löôïng moái haøn noùi chung.d. Caùc bieän phaùp khaéc phuïc:

- Thay ñoåi vò trí noái daây vôùi vaät haøn ñeå taïo ra ñieän tröôøng ñoái xöùng (hình 3-8b).

- Nghieâng que haøn veà phía hoà quang bò thoåi leäch. Neáu nghieâng que haøn khoâng ñuùng

seõ laøm hoà quang leäch caøng nhieàu.

- Giaûm chieàu daøi hoà quang tôùi möùc coù theå (haøn baèng hoà quang ngaén).

- Thay nguoàn haøn moät chieàu baèng nguoàn haøn xoay chieàu.

- Ñaët theâm vaät lieäu saét töø (pherit) gaàn hoà quang ñeå keùo hoà quang leäch veà phía ñoù,

taïo neân töø tröôøng ñoái xöùng.- Coù bieän phaùp che chaén gioù hoaëc caùc doøng khí taùc ñoäng leân hoà quang khi haøn ngoaøi

trôøi.

2.3 Phaân loaïi haøn hoà quang. 2.3.1 Phaân loaïi theo ñieän cöïc haøn. Coù hai loaïi.

a. Haøn hoà quang baèng ñieän cöïc khoâng noùng chaûy .

Ñieän cöïc ôû ñaây laø caùc thanh graphit, than vaø vonfram. Ñieän cöïc coù taùc duïng gaây vaø

duy trì söï chaùy hoà quang ñeå nung noùng. Söï hình thaønh moái haøn laø do kim loaïi vaät haøn

noùng chaûy (hình 3-11b,c) hoaëc do caû kim loaïi que haøn phuï (hình 3-11d) boå sung.

Hình 3-10. Aûnh höôûng goùc nghieângñieän cöïc haøn ñeán söï leäch cuûa hoà quang.

Hình 3-11:Caùc hình

thöùc haøn hoàquang ñieäncöïc khoângnoùng chaûy.



b. Haøn hoà quang baèng ñieän cöïc noùng chaûy.

Tieáng Anh goïi laø Shielded Metal Arc Welding vieát taét laø SMAW.

Ñieän cöïc ôû ñaây laø que haøn baèng kim loaïi. Que haøn vöøa coù taùc duïng gaây vaø duy trì hoà

quang, nung noùng chaûy meùp haøn ñoàng thôøi boå sung kim loaïi ñeå hình thaønh moái haøn

(hình 3-11a).

2.3.2 Phaân loaïi theo doøng ñieän: chia laøm 2 loaïi.

a. Haøn hoà quang baèng doøng ñieän xoay chieàu AC(Alternating Current). Duøng doøng ñieän coâng nghieäp, taàn soá 50HZ hoà quang chaùy khoâng oån ñònh, neân chaát

löôïng moái haøn khoâng cao. Tuy nhieân haøn hoà quang doøng xoay chieàu vaãn ñöôïc söû duïng

nhieàu vì thieát bò ñôn giaûn, deã thao taùc, giaù thaønh reû.

b. Haøn hoà quang baèng doøng ñieän moät chieàu DC (Direct Current).Hoà quang chaùy oån ñònh, chaát löôïng moái haøn cao, deã haøn. Tuy nhieân thieát bò haøn phöùc

taïp, ñaét tieàn. Khi haøn baèng doøng moät chieàu, coù hai phöông phaùp noái daây:

* Noái thuaän (hình 3-12a):

Noái cöïc aâm cuûa nguoàn ñieän vôùi que haøn, coøn cöïc döông noái vôùi vaät haøn.Tröôøng hôïp naøy nhieät ñoä hoà quang phaàn vaät haøn cao hôn ôû que haøn. Vì vaäy thöôøng

duøng ñeå haøn vaät coù chieàu daøy lôùn. Khi haøn ñieän cöïc than thì noái thuaän seõ laøm taêng tuoåi thoï

cuûa noù, ñoàng thôøi traùnh söï xaâm nhaäp caùc bon vaøo moái haøn. Ñoái vôùi haøn ñieän cöïc Volfram

trong moâi tröôøng baûo veä, thì noái thuaän seõ baûo veä ñieän cöïc khoûi bò oâxyhoùa.

* Noái nghòch: Laø noái cöïc döông cuûa nguoàn vôùi que haøn, coøn cöïc aâm noái vôùi vaät

haøn (hình 3-12b). Thích hôïp haøn caùc taám moûng, caùc kim loaïi coù nhieät ñoä chaûy thaáp (ñoàng,

nhoâm).

2.3.3 Phaân loaïi theo phöông phaùp noái daây.

a. Noái tröïc tieáp.

Que haøn (ñieän cöïc) noái vôùi moät cöïc cuûa nguoàn, coøn vaät haøn ñöôïc noái vôùi cöïc khaùc

cuûa nguoàn. Hoà quang chaùy giöõa que haøn vaø vaät haøn (hình 3-11a).

Thöôøng duøng khi haøn baèng ñieän cöïc noùng chaûy (que haøn).

Hình 3-12 Phöông phaùp noái thuaän (a) vaø noái nghòch (b).1. Nguoàn ñieän haøn. 2. Caùp haøn. 3. Vaät haøn.



b. Noái giaùn tieáp.

Hai cöïc cuûa nguoàn ñieän noái vaøo hai ñieän cöïc, hoà quang chaùy giöõa hai ñieän cöïc (hình

3-11b). Khi haøn ngöôøi ta coù theå ñieàu chænh nguoàn nhieät cuûa hoà quang vaøo vuõng haøn baèng

caùch ñieàu chænh khoaûng caùch töø hoà quang ñeán beà maët moái haøn. Phöông phaùp noái giaùn tieáp

thöôøng duøng khi haøn baèng ñieän cöïc khoâng noùng chaûy vaø haøn caùc taám moûng.

c. Noái daây hoãn hôïp.

Khi haøn treân maùy haøn ba pha (coøn goïi laø haøn hoà quang ba pha) ngöôøi ta noái 2 phavôùi hai ñieän cöïc, coøn pha thöù 3 noái vôùi vaät

haøn. Nhö vaäy trong cuøng moät luùc coù 3 hoà

quang chaùy ñoàng thôøi (hình 3-11c).

Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laønaêng suaát cao, tieát kieäm naêng löôïng ñieän(khoaûng 20 25%). Nhöôïc ñieåm laø phaûicheá taïo que haøn ñaëc bieät: que haøn 2 loõi(hình 3-13).

2.4 Thieát bò haøn hoà quang.

2.4.1 Yeâu caàu cuûa nguoàn ñieän haøn vaø maùy haøn. Nguoàn ñieän ñeå cung caáp cho hoà quang goàm coù nguoàn xoay chieàu vaø nguoàn moät

chieàu.

- Nguoàn xoay chieàu khoù gaây hoà quang vaø tính oån ñònh cuûa hoà quang keùm, song thieát

bò ñôn giaûn, deã cheá taïo neân giaù thaønh haï.

- Nguoàn moät chieàu deã gaây hoà quang, hoà quang chaùy oån ñònh neân chaát löôïng moái haøn

toát hôn, nhöng thieát bò haøn keát caáu phöùc taïp, khoù cheá taïo, tieâu hao nhieàu naêng löôïng neân

giaù thaønh cao.

- Ngöôøi ta khoâng theå söû duïng tröïc tieáp nguoàn ñieän löôùi ñeå haøn maø phaûi ñöa qua maùy

haøn nhaèm baûo ñaûm caùc yeâu caàu sau:

+ Muoán gaây ñöôïc hoàà quang nguoàn ñieän phaûi coù ñieän theá ñuû lôùn ñeå gaây ñöôïc hoà

quang vaø duy trì hoà quang chaùy oån ñònh maø khoâng gaây nguy hieåm ñeán ngöôøi söû duïng.

Ñoái vôùi nguoàn xoay chieàu. Ñieän theá khoâng taûi Uo = 55 80V, ñieän theá khi haøn

Uh = 25 45V. Ñoái vôùi nguoàn moät chieàu Uo = 30 55V, Uh = 16 35V.

+ Quan heä ñieän aùp treân hai ñaàu ra cuûa nguoàn ñieän haøn vaø cöôøng ñoä doøng ñieän haøn

ñöôïc goïi laø ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy (hay laø ñöôøng ñaëc tính ñoäng). Moät soá ñöôøng ñaëc tính

ngoaøi cuûa nguoàn haøn vaø ñaëc tính tónh cuûa hoà quang treân hình 3-14. Tuøy theo phöông phaùp

haøn cuï theå ñeå choïn loaïi nguoàn haøn coù ñaëc tính phuø hôïp. Khi haøn hoà quang tay neân söû duïng

loaïi maùy haøn coù ñöôøng ñaëc tính doác (ñöôøng 1 hình 3-14) thöôøng ñöôïc goïi maùy haøn kieåu

doøng ñieän khoâng ñoåi (CC) vôùi yù nghóa laø neáu coù bieán thieân ñieän aùp nhoû xaûy ra do söï thay

Hình 3-13 Que haøn ba pha.



ñoåi chieàu daøi hoà quang trong khi haøn

thì doøng ñieän haøn thay ñoåi khoâng

ñaùng keå. Ñöôøng ñaëc tính ñoäng caøng

doác thì caøng thoûa maõn vôùi yeâu caàu

treân.

+ Khi haøn hoà quang tay, hieän

töôïng ngaén maïch xaûy ra thöôøngxuyeân, luùc naøy cöôøng ñoä doøng haøn

raát lôùn coù theå laøm hoûng maùy. Do ñoù

maùy haøn phaûi coù doøng ñieän ngaén

maïch Iñ khoâng quaù lôùn, thöôøng

Iñ (1,3 1,4)Ih.

+ Maùy haøn hoà quang tay phaûi

ñieàu chænh ñöôïc vôùi nhieàu loaïi cheá

ñoä haøn khaùc nhau.+ Ñoái vôùi maùy haøn duøng doøng

ñieän xoay chieàu, ñeå cho quaù trình haøn oån ñònh thì giöõa ñieän aùp vaø doøng ñieän haøn phaûi coù

söï leäch pha nhau, töùc laø chuùng khoâng coù cuøng trò soá 0 taïi cuøng moät thôøi ñieåm.

+ Maùy haøn phaûi coù khoái löôïng, kích thöôùc nhoû, heä soá höõu ích cao, deã daøng thao taùc,

söûa chöõa vaø giaù thaønh haï.

2.4.2 Maùy haøn xoay chieàu.

Maùy haøn xoay chieàu ñeå haøn hoà quang tay thöïc chaát laø moät bieán aùp haøn duøng doøng

ñieän moät pha hoaëc ba pha, goàm coù caùc boä phaän chuû yeáu sau ñaây:- Boä bieán aùp chính.

- Khung.

- Cô caáu ñieàu khieån doøng.

- Heä thoáng laøm maùt (töï nhieân, cöôõng böùc…)

Caáu taïo vaø phöông phaùp ñieàu khieån doøng ñieän ôû moät soá loaïi maùy haøn hoà quang xoay

chieàu thoâng duïng (hình 3-15):

1. Bieán aùp coù boä töï caûm rieâng (hình 3-15a): Boä töï caûm laép noái tieáp ôû maïch thöù caáp

muïc ñích ñeå taïo ra söï leäch pha cuûa doøng ñieän vaø ñieän aùp. Taïo ra ñöôøng ñaëc tính doác lieântuïc vaø thay ñoåi cöôøng ñoä doøng ñieän haøn. Loaïi maùy naøy thöôøng coàng keành vì coù 2 boä phaän

rieâng reõ.

2. Bieán aùp coù caùc cuoän daây di ñoäng (hình 3-15b): Döïa treân nguyeân lyù thay ñoåi vò trí

töông ñoái cuûa caùc cuoän daây vôùi nhau seõõ laøm thay ñoåi khoaûng hôû töø thoâng giöõa chuùng, töùc

laø seõ laøm thay ñoåi trôû khaùng giöõa caùc cuoän daây vaø laøm thay ñoåi doøng ñieän haøn theo yù

Hình 3-14 Caùc ñöôøng ñaëc tính ngoaøicuûanguoàn (1,2,3,4) vaø ñaëc tính tónh cuûa hoà

quang vôùi caùc chieàu daøi hoà quang khaùcnhau ( lhq2> lhq> lhq1).



muoán. Söï thay ñoåi vò trí giöõa caùc cuoän daây ñöôïc thöïc hieän baèng cô caáu vít daãn cho pheùp

ñieàu chænh voâ caáp doøng haøn.

3. Bieán aùp coù loõi töø di ñoäng (hình 3-15c): Giöõa khoaûng 2 cuoän daây sô caáp vaø thöùcaáp ñaët moät loõi töø di ñoäng ñeå taïo ra söï phaân nhaùnh töø thoâng sinh ra trong loõi cuûa maùy. Neáuñieàu chænh loõi A ñi saâu vaøo khung loõi bieán aùp thì trò soá töø thoâng reõ qua A caøng lôùn, phaàn töøthoâng ñi qua loõi cuoän thöù caáp caøng nhoû vaø doøng ñieän sinh ra trong maïch haøn caøng nhoû.Ngöôïc laïi, neáu ñieàu chænh loõi A chaïy ra vaø taïo neân khoaûng troáng khoâng khí lôùn thì töøthoâng reõ qua maïch A caøng beù vaø doøng ñieän trong maïch haøn seõ lôùn. Vì vaäy loaïi bieán aùpnaøy coù theå ñieàu chænh voâ caáp doøng ñieän haøn vaø coù khaû naêng dñieàu chænh raát chính xaùc.

4. Bieán aùp coù loõi töø di ñoäng trong cuoän caûm (hình 3-15d): Laø söï keát hôïp cuûa hai

phöông phaùp ñieàu khieån doøng haøn ôû treân. Loõi töø di ñoäng trong cuoän caûm laøm thay ñoåi khe

hôû khoâng khí vaø trôû khaùng cuûa maïch haøn. Khe hôû khoâng khí caøng lôùn, caûm khaùng caøng

nhoû thì doøng ñieän haøn caøng cao.

Hình 3-15 Caùc loaïi bieán aùp haøn vaø phöông phaùp ñieàu khieån doøng ñieän haøn.a) Bieán aùp coù boä töï caûm rieâng. b) Bieán aùp coù caùc cuoän daây di ñoäng. c) Bieánaùp coù loõi töø di ñoäng. d) Bieán aùp coù loõi töø di ñoäng trong cuoän caûm. e) Bieán aùpcoù boä töï caûm baõo hoøa.



5. Bieán aùp coù boä töï caûm baõo hoøa (hình 3-15e): Söû duïng caàu chænh löu vaø bieán trôû

ñeå ñieàu khieån doøng ñieän moät chieàu trong phaàn ñieàu khieån. Khi khoâng coù doøng ñieän moät

chieàu ñi qua cuoän daây ñieàu khieån, caûm khaùng laø cöïc ñaïi vaø doøng ñieän haøn caøng beù. Ngöôïc

laïi, khi coù doøng ñieän moät chieàu cöïc ñaïi ñi qua doøng ñieän haøn seõ ñaït giaù trò cöïc ñaïi. Maùy

laøm vieäc eâm vì khoâng coù caùc cô caáu chuyeån ñoäng vaø coù theå deã daøng ñieàu khieån töø xa.

2.4.3 Maùy haøn hoà quang moät chieàu:

Goàm 2 loaïi chuû yeáu laø maùy phaùt ñieän haøn vaø maùy chænh löu haøn.1. Maùy phaùt ñieän haøn: Maùy ñöôïc truyeàn ñoäng baèng moät ñoäng cô ñieän hay ñoäng côñoát trong (xaêng hay diesel). Nguyeân lyù maùy phaùt ñieän moät chieàu kieåu caùc cöïc töø laép rôøi.

2. Maùy chænh löu haøn. Goàm moät maùy bieán aùp haøn (coù cô caáu ñieàu chænh) vaø moätmaïch chænh löu doøng xoay chieàu thaønh doøng moät chieàu (hình 3-17).

Hình 3-16

Hình 3-17. Sô ñoà nguyeân lyù maùy haøn chænh löu moät pha vaø ba pha.



2.5 Vaät lieäu haøn hoà quang tay. Ñeå haøn hoà quang tay ngöôøi ta duøng ñieän cöïc noùng chaûy (que haøn) vaø ñieän cöïc

khoâng noùng chaûy.

2.5.1 Que haøn.

Trong quaù trình haøn hoà quang tay, que haøn laøm nhieäm vuï: Gaây hoà quang, ñoàng thôøi

boå sung kim loaïi cho moái haøn.

a. Caáu taïo (hình 3-18):

- Que haøn goàm coù loõi kim loaïi laø nhöõng ñoaïn daây kim loaïi coù chieàu daøi töø

250 450mm vaø ñöôøng kính töø 1,6 6mm.

- Boïc ngoaøi loõi laø lôùp thuoác haøn. Ñoù laø hoãn hôïp caùc hoùa chaát, khoaùng chaát, feroâ hôïp

kim vaø chaát dính keát.

Thuoác boïc que haøn caàn thoûa maõn caùc yeâu caàu sau:

. Taïo ra moâi tröôøng ion hoùa toát ñeå ñaûm baûo deã gaây hoà quang vaø hoà quang chaùy oån

ñònh. Thöôøng duøng caùc nguyeân toá cuûa nhoùm kim loaïi kieàm.

. Taïo ra moâi tröôøng khí baûo veä toát vuøng haøn, khoâng cho noù tieáp xuùc vôùi oâxy vaø nitô

cuûa moâi tröôøng xung quanh. Thöôøng duøng caùc chaát höõu cô (tinh boät, xenluloâ…), caùc chaát

khoaùng (manheâdit, ñaù caåm thaïch…).

. Taïo lôùp xæ loûng phuû ñeàu leân beà maët kim loaïi moái haøn, baûo veä khoâng cho khoâng

khí xaâm nhaäp tröïc tieáp vaøo vuõng haøn vaø taïo ñieàu kieän cho moái haøn nguoäi chaäm. Lôùp xæ

naøy phaûi deã bong sau khi moái haøn nguoäi. Thöôøng duøng caùc loaïi nhö TiO2, CaF2 , MnO2,

SiO2…

. Coù khaû naêng khöû oxy, hôïp kim hoùa moái haøn,…nhaèm naâng cao hoaëc caûi thieän thaønhphaàn hoùa hoïc vaø cô tính cuûa kim loaïi moái haøn. Trong voû thuoác, caùc feroâ hôïp kim thöôøng

ñöôïc ñöa vaøo ñeå thöïc hieän chöùc naêng naøy.

. Baûo ñaûm ñoä baùm chaéc cuûa voû thuoác leân loõi que, baûo veä loõi que khoâng bò oâxy hoùa

vaø söï dính keát toát giöõa caùc chaát khoaùng nhöng khoâng gaây ra khí ñoäc khi haøn. Thöôøng duøng

nöôùc thuûy tinh, dextrin…

Hình 3-18 Caáu taïo que haøn ñieän.1. Loõi que. 2. Voû thuoác.



. Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa hoãn hôïp voû thuoác phaûi lôùn hôn nhieät ñoä noùng chaûy cuûa loõi

que ñeå khi haøn voû thuoác taïo ra hình pheãu höôùng kim loaïi que haøn noùng chaûy ñi vaøo vuõng

haøn thuaän lôïi. Voû thuoác phaûi chaùy ñeàu vaø khoâng rôi thaønh cuïc.

- Vì vaäy que haøn caàn ñaûm baûo:

. Baûo ñaûm yeâu caàu veà thaønh phaàn hoùa hoïc, cô tính cuûa kim loaïi moái haøn.

. Coù tính coâng ngheä toát nghóa laø deã gaây hoà quang vaø duy trì söï chaùy oån ñònh hoà

quang. Noùng chaûy ñeàu, coù khaû naêng haøn ñöôïc moái haøn ôû nhieàu vò trí trong khoâng gian.. Kim loaïi moái haøn ít bò khuyeát taät: nöùt, roã, xæ…

. Xæ haøn deã noåi, phuû ñeàu, deã taùch khoûi moái haøn khi nguoäi.

. Naêng suaát cao vaø giaù thaønh reû.

. Khoâng gaây ñoäc haïi cho coâng nhaân khi haøn.

b. Phaân loaïi:

- Theo coâng duïng nhö que haøn theùp C vaø theùp hôïp kim keát caáu, que haøn gang, que

haøn ñoàng…

- Theo chieàu daøy lôùp voû boïc (hình 3-18): Loaïi voû thuoác moûng (D/d 1,2); Loaïi voûthuoác trung bình ( 1,2 < D/d 1,45); Loaïi voû thuoác daøy ( 1,45<D/d 1,8); Loaïi voû thuoác ñaëc

bieät daøy (D/d > 1,8);

- Theo tính chaát chuû yeáu cuûa voû thuoác: Loaïi voû thuoác heä axít (kí hieäu laø A) ñöôïc

cheá taïo töø caùc loaïi oâxít (Fe, Mn, Si), feroâmangan…Que haøn voû thuoác loaïi naøy coù toác ñoä

chaûy lôùn, cho pheùp haøn baèng caû hai loaïi doøng ñieän xoay chieàu vaø moät chieàu, haøn haàu heát

caùc vò trí khaùc nhau trong khoâng gian cuûa moái haøn. Nhöôïc ñieåm laø moái haøn deã coù khuynh

höôùng nöùt noùng, neân raát ít duøng ñeå haøn caùc loaïi theùp coù haøm löôïng S vaøC cao.

Loaïi voû thuoác heä bazô (B) coù canxi cacbonat, manheâ cacbonat, huyønh thaïch,

feroâmangan, Si,Ti…Khi haøn taïo ra khí baûo veä CO vaø CO2. Que haøn thuoäc heä bazô thöôøng

chæ söû duïng vôùi doøng ñieän haøn moät chieàu noái nghòch. Moái haøn ít bò nöùt keát tinh, nhöng raát

deã bò roã khí. Ñeå haøn theùp coù ñoä beàn cao, caùc keát caáu haøn quan troïng.

Loaïi voû thuoác heä höõu cô (O hay C): chöùa nhieàu tinh boät, xenluloâ… ñeå taïo ra moâi

tröôøng khí baûo veä cho quaù trình haøn. Muoán taïo xæ toát thöôøng cho theâm vaøo hoãn hôïp thuoác

moät soá tinh quaëng Ti, Mn, Si vaø moät soá feroâ hôïp kim. Ñaëc ñieåm cuûa loaïi que haøn naøy laø

toác ñoä ñoâng ñaëc cuûa vuõng haøn nhanh neân söû duïng haøn ñöùng töø treân xuoáng, duøng doøng moät

chieàu hoaëc xoay chieàu.

Loaïi voû thuoác heä rutin (R) chöùa TiO2, graphít, mica, tröôøng thaïch, Ca, MgCO3, feroâ

hôïp kim…Söû duïng ñöôïc vôùi caû doøng ñieän moät chieàu vaø xoay chieàu, hoà quang chaùy oå ñònh,

moái haøn hình thaønh toát, ít baén toùe, nhöng deã bò roã khí vaø nöùt keát tinh trong moái haøn.

c. Kí hieäu: que haøn theo tieâu chuaån Vieät nam. Ví duï: N50-6B laø que haøn theùp

caùcbon vaø hôïp kim thaáp, voû thuoác bazô thích hôïp vôùi haøn doøng moät chieàu noái nghòch.



Kim loaïi moái haøn coù giôùi haïn beàn keùo toái thieåu laø 50 kG/mm2 (hay 490MPa), ñoä dai

va ñaäp khoâng beù hôn 1,3MJ/m2, ñoä daõn daøi töông ñoái k 20%, goùc uoán 150o.

d. Choïn que haøn: phaûi taïo ñöôïc kim loaïi moái haøn coù ñaëc tính beàn vaø thaønh phaàn

hoùa hoïc töông öùng vôùi kim loaïi cô baûn, thích hôïp vôùi vò trí moái haøn trong khoâng gian, thích

hôïp vôùi nguoàn ñieän vaø maùy haøn…2.5.2 Ñieän cöïc khoâng noùng chaûy.

Trong haøn hoà quang tay ñieän cöïc khoâng noùng chaûy thöôøng duøng laø ñieän cöïc than,

graphit vaø ñieän cöïc volfram.

- Ñieän cöïc than, graphit coù daïng hình truï coù chieàu daøi töø 200 700mm vaø ñöôøng kính

5 25 mm, khi haøn moät ñaàu ñöôïc vaùt coân 60o70o.

- Ñieän cöïc Volfram: Laø loaïi ñieän cöïc chaát löôïng cao nhaát trong caùc ñieän cöïc khoâng

noùng chaûy. Noù coù nhieät ñoä chaûy cao 3377oC, coù tính daãn ñieän, coù tính coâng ngheä vaø cô hoïc

cao. Söï tieâu hao ñieän cöïc khi haøn thaáp (moät vaøi gam sau moät giôø haøn). Ñieän cöïc Volframcoù ñöôøng kính töø 0,2 10mm, daøi töø 250 350mm. Ñeå duy trì söï oån ñònh cuûa hoà quang vaø

naâng cao tuoåi thoï cuûa ñieän cöïc, ngöôøi ta cho theâm moät soá loaïi oâxít coù hoaït tính cao nhö

ThO2, La2O3…

Ñieän cöïc Volfram ñöôïc duøng trong haøn töï ñoäng vaø baùn töï ñoäng trong moâi tröôøng khí

baûo veä, haøn hoà quang tay yeâu caàu chaát löôïng cao.

2.5.3 Coâng ngheä cheá taïo que haøn.

Goàm caùc nguyeân coâng sau:

- Naén daây, laøm saïch vaø caét daây thaønh loõi coù chieàu daøi yeâu caàu.- Xaùc ñònh meû lieäu (ñôn thuoác) cuûa thuoác boïc que.

- Cheá taïo hoãn hôïp thuoác öôùt (eùp baùnh).

- Boïc que haøn (eùp thuoác leân beà maët que).

- Saáy que haøn. Kieåm tra chaát löôïng que haøn vaø bao goùi.

N 2 chöõsoá

1 chöõsoá

1 chöõ caùiin hoa-

Que haøn

noái

Chæ giôùi haïn beàn keùo toáithieåu (kG/mm2) vaø caùcchæ tieâu khaùc veà cô tínhcuûa kim loaïi moái haøn.

Chæ heä voû boïc cuûa quehaøn A (Axit), B (Bazô),R (Rutin)…

Chæ loaïi doøng ñieän vaø cöïc tính cuûadoøng moät chieàu. “6”- que haøn chæhaøn baèng doøng moät chieàu noái nghòch(DC+)



2.6 Coâng ngheä haøn hoà quang tay.

2.6.1 Vò trí moái haøn trong khoâng gian.

Chia thaønh 4 loaïi (hình

3-19):

- Moái haøn saáp ( coøn goïi

laø haøn baèng, haøn phaúng): laø

moái haøn naèm trong caùc maët

phaúng phaân boá töø goùc

0o 120o, deã thöïc hieän vaø cho

naêng suaát cao nhaát. Vì theá khi

haøn, neáu coù theå xoay laät keát

caáu ñöôïc, neân coá gaéng ñöa

moái haøn veà vò trí haøn saáp laø

toát nhaát.

- Moái haøn ñöùng: laø moái

haøn naèm trong caùc maët phaúng

phaân boá töø goùc 60 120o. Trong phaïm vi goùc naøy neáu phöông cuûa moái haøn song song vôùi

maët phaúng naèm ngang thì moái haøn ñoù ñöôïc goïi laø moái haøn ngang.

Moái haøn traàn (haøn ngöûa): laø moái haøn naèm trong caùc maët phaúng phaân boá trong goùc töø

120o 180o.

2.6.2 Caùc loaïi moái haøn.

1. Moái haøn giaùp moái (hình 3-20a) Coù theå khoâng caàn vaùt meùp khi chieàu daøy vaät haøn

S4mm vaø vaùt meùp khi chieàu daøy S> 4mm. Ñaëc ñieåm cuûa loaïi naøy laø raát ñôn giaûn, tieát

kieäm, deã cheá taïo vaø laø loaïi duøng phoå bieán nhaát.

2. Moái haøn gaáp meùp (hình 3-20b) duøng khi chieàu daøy S2mm, loaïi moái haøn naøy coù

theå duøng ñieän cöïc haøn khoâng noùng chaûy, hoaëc haøn khí khoâng caàn que haøn phuï.

3. Moái haøn choàng (hình 3-20c, d): Loaïi naøy thöôøng ít duøng so vôùi loaïi moái haøn giaùp

moái vì taêng löôïng toån thaát kim loaïi.

4.

Moái haøn coù taám ñeäm (hình 3-20e, g), loaïi naøy toån thaát kim loaïi nhieàu, ñoä beàn

thaáp, duøng ñeå söûa chöõa.5. Moái haøn goùc (hình 3-20i, h), coù theå vaùt meùp hoaëc khoâng vaùt meùp khi haøn. Moái

haøn naøy ñöôïc duøng nhieàu trong caùc keát caáu haøn.

6. Moái haøn chöõ T (hình 3-20k) duøng khaù phoå bieán trong caùc keát caáu, noù coù ñoä beàn

cao. Khi haøn coù theå haøn moät beân hay hai beân tuøy theo tình traïng chòu löïc cuûa noù.

Hình 3-19 Vò trí moái haøn trong khoâng gian.



7. Moái haøn maët ñaàu (hình 3-20l) chæ ñöôïc duøng khi laép gheùp hai taám coù beà maët tieáp

xuùc nhau.

8. Moái haøn vieàn meùp ( hình 3-20m) duøng trong tröôøng hôïp chi tieát haøn khoâng cho

pheùp taêng kích thöôùc. Ñeå taêng chieàu daøi haøn (töùc taêng khaû naêng chòu löïc) thöôøng caét moät

phaàn theo chu vi kín hoaëc hôû.

9. Moái haøn kieåu choát (n), duøng ít vì ñoä beàn khoâng cao, tính coâng ngheä keùm. Loã choát

haøn coù theå khoan treân moät hoaëc caû hai taám haøn.

2.6.3 Chuaån bò meùp haøn.

- Coâng vieäc chuaån bò meùp haøn phuï thuoäc vaøo chieàu daøy chi tieát haøn, phöông phaùp vaø

khaû naêng coâng ngheä haøn.

- Nhöõng yeáu toá cô baûn khi vaùt meùp laø: goùc vaùt, phaàn coøn laïi khoâng vaùt hoaëc laø chieàu

gaáp meùp b. Goùc vaùt laøm cho kim loaïi ngaáu khaép tieát dieän moái haøn, phaàn khoâng vaùt b coù

taùc duïng khoâng cho kim loaïi chaûy quaù xuoáng phía döôùi chöa haøn.- Coâng vieäc vaùt meùp coù theå tieán haønh treân maùy baøo, caét baèng moû caét khí, caét

Plasma….

- Sau khi vaùt meùp vaät haøn , tieán haønh laøm saïch veà moãi phía cuûa raõnh haøn 20

30mm, laøm saïch sôn, gæ, daàu môõ baèng baøn chaûi saét, giaáy nhaùm, phun caùt, hoaëc baèng

phöông phaùp hoùa hoïc…

Hình 3-20 Caùcdaïng moái haøn.a) Moái haøn giaùp

moái.b) Moái haøn gaápmeùp.c,d) Moái haønchoàng.

i,h) Moái haøngoùc.k) Moái haøn chöõ

T.e,g) Moái haøn coùtaám ñeäm.l) Moái haøn maët

ñaàu.m) Moái haøn vieàn

meùp.n) Moái haønchoát.

a b c

d i

k

ge

l

h

nm



- Moät soá daïng vaùt meùp khi haøn laø:

2.6.4 Cheá ñoä haøn hoà quang tay.

a. Ñöôøng kính que haøn dq :

- Khi haøn giaùp moái: mmS

d q 12

- Khi haøn goùc, chöõ T: mm K

d q 22



Trong ñoù: S laø chieàu daøy vaät haøn.

K laø caïnh moái haøn.

Trong thöïc teá, chæ duøng loaïi que haøn coù ñöôøng kính töø 2,0 5mm. Vì vaäy coù theå tra

ñöôøng kính que haøn theo baûng döôùi ñaây:

Chieàu daøy vaät

haøn S (mm)

1,5 2 3 45 68 912 1315 1620 > 20

Ñöôøng kínhque haøn dq

(mm)

1,6 2 3 34 4 45 5 56 6

b. Cöôøng ñoä doøng haøn Ih: Cöôøng ñoä doøng ñieän haøn caàn tính sao cho nhieät phaùt ra ñuûñeå nung chaûy que haøn vaø meùp vaät haøn. Nhö vaäy cöôøng ñoä doøng ñieän phuï thuoäc vaøo chieàudaøy vaät haøn vaø ñöôøng kính que haøn, vò trí moái haøn trong khoâng gian…

Haøn theùp, vò trí haøn saáp, Ih ñöôïc tính baèng coâng thöùc gaàn ñuùng nhö sau:Ih = ( + dq).dq [A]

Trong ñoù dq: Ñöôøng kính que haøn (mm). vaø : Caùc heä soá thöïc nghieäm, khi haøn baèng que theùp cacbon = 20, = 6.

Trong saûn xuaát coù theå tính theo.

Ih = (35 50)dq.

Chuù yù: - Neáu vaät coù chieàu daøy S>3dq ñeå baûo ñaûm haøn ngaáu ta taêng doøng ñieän haøntheo tính toaùn leân 15%, neáu vaät haøn moûng S<1,5dq ta giaûm doøng ñieän 15%.

Khi haøn ñöùng thì giaûm cöôøng ñoä tính toaùn töø 10% 15% vaø khi haøn traàn giaûm doøngñieän haøn töø 15% 20% ñeå kim loaïi loûng khoâng loaõng quaù, ít baén toùe, baûo ñaûm an toaøn chocoâng nhaân.

- Taêng Ih seõ laøm taêng chieàu saâu ngaáu cuûa moái haøn, nhöng neáu Ih quaù lôùn seõ laøm quehaøn quaù noùng vaø aûnh höôûng xaáu ñeán chaát löôïng haøn. Ngöôïc laïi neáu I h thaáp thì hoà quang seõyeáu vaø chieàu saâu ngaáu raát beù.

- Que haøn ñöôïc quy ñòng ñeå haøn baèng doøng DC coù theå khoâng duøng ñöôïc vôùi maùyhaøn AC.

c. Chieàu daøi hoà quang lhq : ñoù laø khoaûng caùch töø ñaàu muùt que haøn ñeán maët thoaùngcuûa vuõng haøn. Ngöôøi ta phaân bieät:

- Haøn hoà quang bình thöôøng neáu lhq = 1,1dq.

- Haøn hoà quang ngaén neáu lhq < 1,1dq

- Haøn hoà quang daøi neáu lhq > 1,1dq

Chuù yù: - Neáu chieàu daøi hoà quang caøng lôùn thì quaõng ñöôøng dòch chuyeån cuûa caùcgioït kim loaïi loûng töø que haøn vaøo vuõng haøn caøng daøi, do ñoù chuùng deã bò taùc ñoäng xaáu cuûamoâi tröôøng khoâng khí. Maët khaùc, haøn vôùi hoà quang daøi, ñieän aùp hoà quang seõ taêng, chieàu

saâu ngaáu giaûm, söï maát maùt kim loaïi do baén toùe, bay hôi trong quaù trình haøn taêng leân, beàmaët môùi haøn goà gheà, vaø deã bò khuyeát taät leïm chaân.



- Neáu chieàu daøi hoà quang quaù beù thì söïc chaùy cuûa noù khoâng oån ñònh, doøng ñieän coùhieän töôïng chaäp maïch thöôøng xuyeân, ñieän aùp hoà quang giaûm, chieàu roäng moái haøn giaûm,beàmaët moái haøn khoâng mòn. Khi haøn baèng doøng DC hoà quang ít bò thoåi leäch hôn.

d. Toác ñoä haøn Vh: Laø toác ñoä dòch chuyeån que haøn doïc theo truïc moái haøn. Neáu Vh

quaùlôùn moái haøn seõ heïp, chieàu saâu ngaáu moái haøn giaûm, khoâng phaúng vaø coùù theå bò giaùn

ñoaïn. Ngöôïc laïi, neáu Vh quaù beù seõ deã xuaát hieän hieän töôïng chaùy chaân, kim loaïi cô baûn bò

nung noùng quaù möùc, vuøng aûnh höôûng nhieät lôùn, chieàu roäng vaø chieàu saâu ngaáu cuûa moái haøn

taêng…

Toác ñoä haøn hoà quang tay phuï thuoäc vaøo loaïi que haøn (heä soá ñaép), I h vaø tieát dieän

ngang cuûa moái haøn. Vh caøng lôùn thì naêng suaát

caøng cao.

2.6.5 Kyõ thuaät haøn hoà quang tay.

a. Caùc chuyeån ñoäng cô baûn khi haøn hoà

quang tay:

Ñeå baûo ñaûm duy trì chieàu daøi hoà quang

vaø kích thöôùc chieàu roäng cuûa moái haøn, ngöôøi

coâng nhaân phaûi cuøng moät luùc thöïc hieän ba

chuyeån ñoäng cô baûn (hình 3-21):

1. Chuyeån ñoäng theo truïc que haøn (1): ñeå ñieàu chænh chieàu daøi que haøn. Chuyeån

ñoäng naøy phaûi coù toác ñoä baèng toác ñoä chaûy cuûa que haøn thì môùi coù theå duy trì ñöôïc hoà

quang chaùy oån ñònh.

- Muoán ñaûm baûo chaát löôïng moái haøn, que haøncaàn phaûi ñaët nghieâng theo höôùng haøn moät goùc 75-85o.

2. Chuyeån ñoäng doïc theo truïc moái haøn (2)

ñeå haøn heát chieàu daøi moái haøn. Chuyeån ñoäng naøy coù

aûnh höôûng khaù lôùn ñeán chaát löôïng moái haøn vaø naêng

suaát lao ñoäng.

- Vôùi moái haøn moät löôït ta thöïc hieän chuyeån

ñoäng doïc phaân ñoaïn hay phaân ñoaïn nghòch theo hình

3-22.- Khi haøn caùc moái haøn giaùp moái nhieàu lôùp, thöù

töï thöïc hieän caùc lôùp haøn neân tieán haønh nhö hình 3-23.

- Khi haøn caùc vaät lieäu coù tính haøn xaáu, moái haøn

daøi vaø phaûi haøn nhieàu lôùp ta coù theå thöïc hieän chuyeån

ñoäng doïc theo phöông phaøp haøn phaân ñoaïn kieåu baäc

Hình 3-21 Sô ñoà caùc chuyeånñoäng cuûa que haøn khi haøn.

Hình 3-22 Haøn caùc moái haøncoù chieàu daøi khaùc nhau.



thang hoaëc haï doác (hình 3-24)

3. Chuyeån ñoäng dao ñoäng ngang (3):

Ñeå baûo ñaûm chieàu roäng moái haøn, baûo ñaûm haøn ngaáu hai meùp haøn vaø nung ñeàu laøm

cho moái haøn nguoäi chaäm.Neáu khi haøn khoâng coù chuyeån ñoäng dao ñoäng ngang (phöông

phaùp keùo thaúng) thì chieàu roäng moái haøn chæ ñaït ñöôïc côõ (0,8 1,5)dq. Chieàu roäng naøy chæ

phuø hôïp ñoái vôùi haøn caùc chi tieát moûng khoâng vaùt meùp hay haøn lôùp thöù nhaát cuûa moái haøn

nhieàu lôùp. Ña soá caùc tröôøng hôïp khaùc, chieàu roäng moái haøn yeâu caàu baèng (3 5)dq. Do ñoù,trong quaù trình haøn, que haøn caàn phaûi coù chuyeån ñoäng dao ñoäng ngang.

Phoái hôïp 3 chuyeån ñoäng treân laïi ta coù caùc kieåu chuyeån ñoäng cô baûn cuûa que haøn

nhö hình 3-25. Kieåu 1,2,3 vaø 4 duøng phoå bieán nhaát, kieåu 5 duøng khi caàn nung noùng nhieàu

phaàn giöõa moái haøn, kieåu 6 vaø 7 duøng khi caàn nung noùng nhieàu phaàn meùp haøn.

Hình 3-23 Thöù töï thöïc hieän moái haøn nhieàu lôùp.

Hình 3-25 Moät soá kieåu chuyeån ñoäng cuûa que haøn.

Hình 3-24Phöông phaùphaøn phaân ñoaïnbaäc thang (a) vaøphaân ñoaïn haï

doác (b).



b. Kyõ thuaät khi haøn caùc vò trí trong khoâng gian.

1. Haøn moái haøn saáp:Trong coâng ngheä haøn hoà quang tay, khi haøn ôû vò trí haøn saáp laø

thuaän lôïi nhaát cho vieäc taïo hình moái haøn vaø deã ñaït ñöôïc chaát löôïng cao, bôûi vì ñieàu kieän

thoaùt khí vaø vaø xæ noåi leân deã nhaát. Vì vaäy, khi thieát keá caùc keát caáu ta caàn coá gaéng boá trí ñeå

coù theå thöïc hieän caùc moái haøn ôû vò trí haøn saáp.

- Khi haøn moái haøn giaùp moái, vò trí cuûa que haøn ñöôïc ñaët nhö hình 3-26 vaø tuøy theo

chi tieát coù hay khoâng vaùt meùp maø que haøn coù hoaëc khoâng coù chuyeån ñoäng dao ñoängngang.

- Khi haøn moái haøn goùc coù theå thöïc hieän baèng hai phöông phaùp: neáu coù theå ñöôïc thì

toát nhaát neân ñöa lieân keát haøn veà vò trí haøn saáp ñeå haøn nhö khi haøn moái haøn giaùp moái coù vaùt

meùp vôùi goùc vaùt = 90o (hình 3-27a), coøn neáu khoâng theå ñöôïc thì khi haøn vò trí cuûa que

haøn vaø quyõ ñaïo chuyeån ñoäng cuûa noù seõ tieán haønh nhö hình 3-27b, c. Caàn chuù yù laø khi haønbao giôø cuõng gaây hoà quang ôû taám döôùi chöù khoâng gaây ôû taám treân. Ñieåm gaây hoà quang

caùch ñænh moái haøn khoaûng 3 4mm.

2. Haøn moái haøn ñöùng:

Khoù khaên chuû yeáu khi haøn ñöùng laø kim loaïi loûng ôû vuõng haøn vaø ôû ñaàu que haøn

chaûy xuoáng phía döôùi. Haøn ñöùng toát nhaát laø haøn töø döôùi leân (coøn goïi laø haøn leo hình 3-28a

Hình 3-26 Goùc ñoä cuûa que haøn vaø kieåu dao ñoäng thoâng duïng khi haøn lieân keátgiaùp moái. a) Maët caét ngang. b) Maët caét doïc. c) Kieåu chuyeån ñoäng (1. lôùp loùt2. lôùp tieáp theo).

Hình 3-27 Haøn

moái haøn goùc.



thöôøng duøng haøn vaät daøy) hoaëc coùù theå haøn töø treân xuoáng ( coøn goïi laø haøn tuït ñeå haøn vaät

moûng hình 3-28b). Ñeå taïo hình moái haøn ñeïp, ta giöõ chieàu daøi hoà quang ngaén, cöôøng ñoä

doøng ñieän giaûm, bieân ñoä dao ñoäng ngang nhoû.

3. Haøn moái haøn ngang (hình 3-29): vò trí naøy khoù hôn moái haøn ñöùng. Kim loaïi loûng

thöôøng chaûy nhieàu xuoáng meùp döôùi. Vì vaäy ta chæ caàn vaùt meùp caïnh treân, coøn phía döôùi ñeå

nguyeân ñeå noù giöõ kim loaïi loûng cuûa vuõng haøn, gaây hoà quang töø meùp döôùi leân treân, caùc

ñieàu kieän khaùc thöïc hieän nhö khi haøn ñöùng.4. Haøn moái haøn traàn (hình 3-30): Ñaây laø vò trí haøn khoù nhaát. Khi kim loaïi chaûy töø

que haøn vaøo vuõng haøn ngöôïc vôùi höôùng cuûa troïng tröôøng neân kim loaïi loûng deã rôi xuoáng

döôùi. Song khi haøn kim loaïi loûng vaãn chuyeån vaøo vuõng haøn laø

nhôø söùc caêng beà maët, löïc ñieän tröôøng, töø tröôøng vaø aùp löïc cuûa

khí. Ñeå taïo hình moái haøn toát ta phaûi duøng que haøn coù ñöôøng

kính nhoû hôn khi haøn saáp 1mm (thöôøng duøng d q < 4mm),

cöôøng ñoä doøng ñieän giaûm ñi 15% 20% hoaëc 25%, chieàu daøi

hoà quang thaät ngaén, phaûi duøng que haøn coù thuoác boïc daøy vaøcoù nhieät ñoä chaûy cao hôn loõi que ñeå taïo thaønh pheãu höùng kim

loaïi loûng vaøo vuõng haøn.

Hình 3-28 Haønmoái haøn ñöùng.

a,b) Goùc nghieângque haøn.c,d) Moät soá kieåuchuyeån ñoäng que

haøn.

Hình 3-30 Haøn moáihaøn traàn.

1. Lôùp loùt 2. Caùclôùp tieáp theo.



Chöông 3

HAØN HOÀ QUANG TÖÏ ÑOÄNG VAØ BAÙN TÖÏ ÑOÄNG.

3.1 Khaùi nieäm.* Quaù trình haøn hoà quang bao goàm coù caùc böôùc sau:- Gaây hoà quang.

- Dòch chuyeån que haøn (daây haøn) xuoáng vuõng haøn töông öùng vôùi möùc ñoä chaûy cuûaque haøn nhaèm duy trì söï chaùy oån ñònh cuûa hoà quang.- Dòch chuyeån que haøn doïc moái haøn ñeå baûo ñaûm haøn heát chieàu daøi haøn.

- Baûo ñaûm hoà quang vaø vuõng haøn khoûi bò taùc duïng cuûa moâi tröôøng khoâng khí xung

quanh.Trong haøn töï ñoäng, taát caû caùc böôùc treân hoaøn toaøn töï ñoäng, coøn khi haøn baùn töï ñoäng

coù böôùc phaûi thöïc hieän baèng tay (thöôøng laø coâng vieäc gaây hoà quang vaø dòch chuyeån daây

haøn doïc moái haøn do tay ngöôøi thôï thöïc hieän).

* Haøn hoà quang töï ñoäng vaø baùn töï ñoäng coù moät soá ñaëc ñieåm sau:- Naêng suaát cao (taêng töø 510 laàn so vôùi haøn tay) vì toác ñoä haøn ñeàu vaø cao neân cho

pheùp duøng doøng ñieän lôùn ñeå haøn.Ví duï: duøng que haøn ñöôøng kính dq = 5mm khi haøn taycöôøng ñoä doøng ñieän chæ cho pheùp duøng Ih = 250 A. Coøn khi haøn töï ñoäng vôùi cuøng ñöôøng

kính daây, doøng ñieän coù theå duøng ñeán 800 A vaø cao hôn.- Baûo ñaûm ñöôïc cô tính cuûa moái haøn cao, vì haøn töï ñoäng ñeàu ñöôïc thöïc hieän trong

ñieàu kieän coù söï baûo veä hoà quang (nhö haøn döôùi lôùp thuoác, haøn trong moâi tröôøng khí baûo

veä…).

- Heä soá ñaép cao, tieát kieäm kim loaïi daây haøn.- Tieát kieäm ñöôïc naêng löôïng ñieän, vì heä soá höõu duïng cuûa nguoàn nhieät hoà quang

cao.- Ñieàu kieän lao ñoäng cuûa ngöôøi coâng nhaân thuaän lôïi, deã cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa

quaù trình haøn.

- Haøn töï ñoäng khoâng haøn ñöôïc nhöõng keát caáu vaø vò trí moái haøn phöùc taïp, tuy nhieânhaøn baùn töï ñoäng coù theå haøn ñöôïc taát caû caùc moái haøn trong khoâng gian.

* Phaân loaïi:

Haøn hoà quang töï ñoäng cuõng nhö baùn töï ñoäng ñöôïc chia laøm 2 loaïi:- Haøn hoà quang hôû: Laø trong quaù trình haøn hoà quang vaø moái haøn coùtheå nhìn thaáy

ñöôïc vì hoà quang chaùy trong moâi tröôøng khí baûo veä (hoaëc trong khoâng khí).- Haøn hoà quang kín (hoà quang chìm): Töùc laø trong quaù trình haøn, hoà quang vaø moái

haøn ñöôïc baûo veä bôûi moät lôùp thuoác haøn, do vaäy maét ngöôøi khoâng theå nhìn thaáy ñöôïc.

3.2 Haøn hoà quang döôùi lôùp thuoác baûo veä.



3.2.1 Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng:

Haøn hoà quang döôùi lôùp thuoác baûo veä tieáng Anh vieát taét laø SAW (Submerged ArcWelding) laø quaù trình haøn noùng chaûy maø hoà quang chaùy giöõa daây haøn (ñieän cöïc haøn) vaøvaät haøn döôùi lôùp thuoác baûo veä.

Döôùi taùc duïng nhieät cuûa hoà quang, meùp haøn, daây haøn vaø moät phaàn thuoác saùt hoàquang bò noùng chaûy taïo thaønh vuõng haøn. Daây haøn ñöôïc ñaåy vaøo vuõng haøn baèng moät cô caáuñaëc bieät vôùi toác ñoä phuø hôïp vôùi toác ñoä chaùy cuûa noù (hình 3-31a).

Theo ñoä chuyeån dòch cuûa nguoàn nhieät (hoà quang) maø kim loaïi vuõng haøn seõ nguoäivaø keát tinh taïo thaønh moái haøn (hình 3-31b). Treân maët vuõng haøn vaø phaàn moái haøn ñaõ ñoângñaëc hình thaønh moät lôùp xæ coù taùc duïng tham gia vaøo caùc quaù trình luyeän kim khi haøn, baûoveä vaø giöõ nhieät cho moái haøn, vaø seõ taùch khoûi moái haøn sau khi haøn. Phaàn thuoác haøn chöa bònoùng chaûy coù theå söû duïng laïi.

Hình 3-31 Sô ñoà haøn döôùi lôùp thuoác baûo veä.a) Sô ñoà nguyeân lyù. b) Caét doïc theo truïc moái haøn.

a)

b)



Ñaëc ñieåm: - Nhieät löôïng hoà quang raát taäp trung vaø nhieät ñoä raát cao, cho pheùp haønvôùi toác ñoä lôùn.

Vì vaäy phöông phaùp haøn naøy coù theå haøn nhöõng chi tieát coù chieàu daøy lôùn maø khoângcaàn phaûi vaùt meùp.

- Chaát löôïng lieân keát haøn cao do baûo veä toát kim loaïi moái haøn khoûi taùc duïng cuûa oâxyvaø ni tô. Kim loaïi moái haøn ñoàng nhaát veà thaønh phaàn hoùa hoïc. Lôùp thuoác vaø xæ haøn laøm lieânkeát nguoäi chaäm neân ít bò thieân tích. Moái haøn coù hình daïng toát, ñeàu ñaën, ít bò caùc khuyeát taät

nhö khoâng ngaáu, roã khí, nöùt vaø baén toùe.- Giaûm tieâu hao vaät lieäu haøn (daây haøn).- Hoà quang ñöôïc bao boïc kín bôûi thuoác haøn neân khoâng laøm haïi maét, da. Löôïng khoùi

sinh ra raát ít so vôùi haøn hoà quang tay.- Deã cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoùa quaù trình haøn.Phaïm vi öùng duïng: Chuû yeáu haøn caùc moái haøn ôû vò trí haøn baèng, caùc moái haøn coù

chieàu daøi lôùn vaø coù ñöôøng haøn khoâng phöùc taïp.3.2.2 Vaät lieäu, thieát bò haøn hoà quang töï ñoäng vaø baùn töï ñoäng döôùi lôùp thuoác baûo

veä.a. Vaät lieäu haøn:- Daây haøn laø phaàn kim loaïi boå sung vaøo moái haøn, ñoàng thôøi ñoùng vai troø ñieän cöïc

daàn ñieän gaây hoà quang vaø duy trì söï chaùy hoà quang. Daây haøn thöôøng coù haøm löôïng Ckhoâng quaù 0,12%. Neáu haøm löôïng C cao deã laøm giaûm tính deûo, gaây nöùt trong moái haøn.Ñöôøng kính daây haøn hoà quang töï ñoäng döôùi lôùp thuoác töø 1,6 6mm, coøn ñoái vôùi haøn hoàquang baùn töï ñoäng laø töø 0,8 2mm.

- Thuoác haøn coù taùc duïng baûo veä vuõng haøn, oån ñònh hoà quang, khöû oâxy, hôïp kim hoùakim loaïi moái haøn vaø ñaûm baûo lieân keát haøn coù hình daïng toát, xæ deã bong.

Thuoác haøn coù nhieät ñoä chaûy thaáp hôn so vôùi kim loaïi haøn, kích thöôùc haït töø 0,52mm. Ñöôïc phaân loaïi theo coâng duï nhö : thuoác haøn theùp C thaáp, theùp hôïp kim thaáp;

Thuoác haøn theùp hôïp kim cao; Thuoác haøn kim loaïi vaø hôïp kim maøu, phaân loaïi theo thaønhphaàn hoùa hoïc, theo phöông phaùp cheá taïo nhö thuoác haøn noùng chaûy; Thuoác haøn khoâng noùngchaûy (goám).

b.Thieát bò haøn hoà quang döôùi lôùp thuoác baûo veä.

a) b)Hình 3-32 Thieát bò haøn hoà quang töï ñoäng döôùi lôùp thuoác baûo veä.

a Sô ñoà n u eân l ù. b Ñaàu haøn tö ñon .



Thieát bò goàm moät soá cô caáu boä phaän chính sau:1. Cô caáu caáp daây haøn vaø boä ñieàu khieån ñeå gaây hoà quang vaø oån ñònh hoà quang (ñaàu

haøn).2. Cô caáu dòch chuyeån ñaàu haøn doïc theo truïc moái haøn hay taïo ra caùc chuyeån ñoäng

töông ñoái cuûa chi tieát haøn so vôùi ñaàu haøn.3. Boä phaän caáp vaø thu thuoác haøn.

4. Nguoàn ñieän haøn vaø caùc thieát bò ñieàu khieån quaù trình haøn.Ví duï loaïi xe haøn hình 3-32 thì ñaàu haøn vaø caû cô caáu dòch chuyeån ñaàu haøn, cuoändaây haøn, cô caáu cung caáp thuoác haøn vaø caû heä thoáng ñieàu khieån quaù trình haøn ñöôïc boá tríthaønh moät khoái. Nhôø vaäy xe haøn coù theå chuyeån ñoäng tröïc tieáp theo meùp raát linh ñoäng, noùcoù theå chuyeån ñoäng theo caùc quyõ ñaïo khaùc nhau treân keát caáu daïng taám, thaäm chí coù theåthöïc hieän ñöôïc caùc moái haøn voøng treân caùc maët troøn vaø ñöôøng oáng coù ñöôøng kính lôùn.

Ñoái vôùi maùy haøn baùn töï ñoäng döôùi lôùp thuoác baûo veä thì ñaàu haøn ñöôïc thay baèng moûhaøn hay suùng haøn nhoû goïn, deã ñieàu khieån baèng tay. Cô caáu caáp daây coù theå boá trí rôøi hoaëccuøng khoái trong nguoàn haøn vôùi caùc cô caáu khaùc.

Nguoàn ñieän haøn phaûi coù heä soá laøm vieäc lieân tuïc 100% vaø coù phaïm vi ñieàu khieån

doøng ñieän roäng töø vaøi traêm ñeán vaøi ngaøn ampe.3.2.3 Coâng ngheä haøn hoà quang döôùi lôùp thuoác baûo veä:

a. Chuaån bò lieân keát tröôùc khi haøn:

Chuaån bò vaùt meùp vaø gaù laép vaät haøn yeâu caàu caån thaän hôn nhieàu so vôùi haøn hoàquang tay.

Meùp haøn phaûi baèng phaúng, khe hôû haøn ñeàu ñeå cho moái haøn ñeàu ñaën, khoâng bò congveânh, roã…

Nhöõng lieân keát haøn coù chieàu daøy < 20mm khoâng phaûi vaùt meùp khi haøn hai phía.

Chieàu daøy lôùn hôn thì coù theå vaùt meùp baèng moû caét khí, maùy caét Plasma hoaëc gia coângtreân maùy caét goït.

Tröôùc khi haøn phaûi laøm saïch meùp treân moät chieàu roäng 50 60mm veà caû hai phíacuûa moái haøn, sau ñoù haøn ñính baèng que haøn chaát löôïng cao.

b. Cheá ñoä haøn:

1. Doøng ñieän haøn. Chieàu saâu ngaáu cuûa lieân keát haøn tyû leä thuaän vôùi doøng ñieän haøn.Tuy nhieân khi taêng doøng ñieän haøn, löôïng daây haøn noùng chaûy taêng theo, hoà quang chìm saâuvaøo kim loaïi cô baûn neân chieàu roäng cuûa moái haøn khoâng taêng roõ reät maø chæ taêng chieàu cao

phaàn nhoâ cuûa moái haøn, taïo ra söï taäp trung öùng suaát, giaûm chaát löôïng beà maët moái haøn, xækhoù taùch. Neáu doøng ñieän quaù nhoû thì chieàu saâu ngaáu seõ giaûm, khoâng ñaùp öùng yeâu caàu(hình 3-33).

Hình 3-33 Aûnh höôûngcuûa doøng ñieän haøn tôùihình daùng moái haøn.



2. Ñieän aùp haøn. Ñieän aùp thay ñoåi tyû leä vôùi chieàu daøi hoà quang. Khi chieàu daøi hoàquang taêng thì ñieän aùp taêng laøm taêng dieän tích nung noùng, aùp löïc cuûa noù leân kim loaïi loûnggiaûm, do ñoù chieàu saâu ngaáu giaûm vaø taêng chieàu roäng moái haøn.

Ñieàu chænh toác ñoä caáp daây coù theå laøm thay ñoåi ñieän theá cuûa coät hoà quang: taêng toácñoä caáp daây thì ñieän theá coät hoà quang seõ thaáp vaø ngöôïc laïi.

3. Toác ñoä haøn. Toác ñoä haøn taêng, nhieät löôïng hoà quang treân ñôn vò chieàu daøi cuûa

moái haøn seõ giaûm, do ñoù ñoä saâu ngaáu giaûm, ñoàng thôøi chieàu roäng cuûa moái haøn cuõng giaûm.4. Ñöôøng kính daây haøn. Khi ñöôøng kính daây haøn taêng maø doøng ñieän khoâng ñoåi thìchieàu saâu ngaáu giaûm töông öùng. Ñöôøng kính daây haøn giaûm thì hoà quang aên saâu hôn vaøokim loaïi cô baûn, do ñoù moái haøn seõ heïp vaø chieàu saâu ngaáu lôùn.

5. Caùc yeáu toá coâng ngheä khaùc. (ñoä daøi phaàn nhoâ cuûa daây haøn, loaïi vaø cöïc tính cuûadoøng ñieän v.v…)

Ñoä daøi phaàn nhoâ cuûa daây haøn taêng leân thì taùc duïng nung noùng cuûa kim loaïi ñieäncöïc tröôùc khi vaøo vuøng hoà quang taêng leân. Daây haøn chaùy nhanh, ñoàng thôøi ñieän trôû ôû phaànnhoâ taêng leân, doøng ñieän haøn giaûm xuoáng, ñaëc bieät laø khi haøn daây haøn coù ñöôøng kính beùhieän töôïng naøy caøng roõ reät hôn.

Thoâng thöôøng khi haøn nhöõng taám theùp daøy thì duøng doøng ñieän xoay chieàu, coøn khihaøn nhöõng taám theùp moûng thì duøng doøng ñieän moät chieàu ñeå giöõ hoà quang oån ñònh hôn. Vôùicaùc loaïi thuoác haøn ñang duøng hieän nay, khi ñoåi töø noái thuaän sang noái nghòch chieàu saâungaáu seõ taêng leân. Haøn baèng doøng xoay chieàu coù chieàu saâu ngaáu ôû möùc trung bình so vôùikhi haøn baèng doøng ñieän moät chieàu noái thuaän vaø noái nghòch.

Thuoác haøn coù côõ haït nhoû seõ laøm giaûm bôùt tính hoaït ñoäng cuûa hoà quang vaø laøm ta êngchieàu saâu ngaáu.

b. Kyõ thuaät haøn.Khi haøn giaùp moái moät lôùp, ñeå traùnh chaùy thuûng, ñeå coù ñoä ngaáu hoaøn toaøn vaø söï taïo

hình toát ôû maët traùi cuûa moái haøn ta coù theå aùp duïng caùc bieän phaùp nhö: haøn loùt phía döôùi,duøng ñeäm theùp, ñeäm thuoác hoaëc taám loùt (hình 3-34).



Toát nhaát neân duøng ñeäm thuoác ñeå ngaên kim loaïi loûng chaûy khoûi khe hôû haøn(hình 3-35).

3.3 Haøn hoà quang noùng chaûy trong moâi tröôøng khí baûo veä.3.3.1 Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng.

a. Thöïc chaát, ñaëc ñieåm:

Haøn hoà quang noùng chaûy trong moâi tröôøng khí baûo veä laø quaù trình haøn noùng chaûytrong ñoù nguoàn nhieät haøn ñöôïc cung caáp bôûi hoà quang taïo ra giöõa ñieän cöïc noùng chaûy (daâyhaøn) vaø vaät haøn.Hoà quang vaø kimloaïi noùng chaûyñöôïc baûo veä khoûi

taùc duïng cuûa oâxyvaø nitô trong moâitröôøng xung quanhbôûi moät loaïi khíhoaëc hoãn hôïp khí.(Hình 3-37) TieángAnh goïi laø GMAW(Gas Metal ArcWelding).

Khí baûo veälaø khí trô (Ar, Hehoaëc hoãn hôïp Ar +He) khoâng taùcduïng vôùi kim loaïiloûng trong khi haønhoaëc caùc loaïi khí

Hình 3-34 Bieän phaùpchoáng kim loaïi chaûykhoûi khe hôû haøn.n= (0,30,5);bn= 4+5

1. Chi tieát haøn 2. Moáihaøn 3. Moái haøn loùt4. Ñeäm theùp 5. Ñeämñoàng 6. Ñeäm ñoàng +Thuoác haøn.

Hình 3-36 Phöông phaùpñeäm lôùp thuoác haøn.1. OÁng ñaøn hoài 2. Cô caáu

eùp 3. Thuoác haøn 4. Vaäthaøn.

Hình 3-37 Sô ñoà haøn hoà quang noùng chaûy trong moâi tröôøng khí

à à á

a)

b)



hoaït tính (CO2, CO2 + O2, CO2 + Ar,…) coù ta ùc duïng chieám choã ñaåy khoâng khí ra khoûi vuønghaøn vaø haïn cheá taùc duïng xaáu cuûa noù.

- Haøn hoà quang baèng ñieän cöïc noùng chaûy trong moâi tröôøng khí trô (Ar, He) goïi laøphöông phaùp haøn MIG (Metal Inert Gas). Vì caùc loaïi khí trô coù giaù thaønh cao neân khoângñöôïc öùng duïng roäng raõi, chæ duøng ñeå haøn kim loaïi maøu vaø theùp hôïp kim.

- Haøn hoà quang baèng ñieän cöïc noùng chaûy trong moâi tröôøng khí hoaït tính (CO2, CO2

+ O2,…) goïi laø phöông phaùp haøn MAG (Metal Active Gas). Khí CO2 deã kieám, giaù thaønhthaáp, naêng suaát haøn trong CO2 cao gaáp 2,5 laàn so vôùi haøn hoà quang tay, tieán haønh haøn ôûmoïi vò trí khoâng gian khaùc nhau, saûn phaåm haøn ít bò cong veânh do toác ñoä haøn cao, vuøngaûnh höôûng nhieät heïp, khoâng phaùt sinh khí ñoäc…

b. Phaïm vi öùng duïng:

Khoâng nhöõng haøn caùc loaïi theùp keát caáu thoâng thöôøng, maø coøn coù theå haøn caùc loaïitheùp khoâng gæ, theùp chòu nhieät, theùp beàn noùng, caùc hôïp kim ñaëc bieät, hôïp kim Al, Mg, Ni,Cu…

Chieàu daøy vaät haøn töø 0,4 4,8 mm thì chæ caàn haøn moät lôùp maø khoâng phaûi vaùt meùp,

töø 1,6 10 mm haøn moät lôùp coù vaùt meùp, coøn töø 3,2 25 mm thì haøn nhieàu lôùp.3.3.2 Vaät lieäu vaø thieát bò haøn:

a. Daây haøn: Khi haøn MAG ñöôøng kính daây haøn töø 0,8 ñeán 2,4 mm (thöôøng maïñoàng, cuoán laïi thaønh cuoän, khoái löôïng töø 5 ñeán 80 kg).

Daây haøn boät: (Haøn hoà quang loõi trôï dung FCAW Flux- Cored Arc Welding) ñöôïccaáu taïo bôûi moät lôùp voû kim loaïi boïc trong noù laø moät hoãn hôïp goàm boät kim loaïi vaø moät soáthaønh phaàn lieân keát khaùc (hình 3-38). Hoãn hôïp trong daây vöøa laøm nhieäm vuï boå sung kimloaïi, hôïp kim hoùa ñoàng thôøi coøn coù taùc duïng baûo veä kim loaïi noùng chaûy khoûi taùc duïng cuûa

moâi tröôøng khoâng khí, coù taùc duïng duy trì söï chaùy oån ñònh cuûa hoà quangv.v… Daây haøn boätñöôïc duøng döôùi hai hình thöùc sau:

- Vôùi chöùc naêng töï baûo veä (ñeåduøng trong haøn hoà quang hôû).

- Vôùi chöùc naêng ñöôïc baûo veä baèngmoâi tröôøng khí CO2.

b. Khí baûo veä: Khí trô nhö Ar tinhkhieát (100%) thöôøng ñeå haøn theùp. Khí

He tinh khieát (

100%) haøn Al, Mg,Cu…Hieän nay duøng roäng raõi khí CO2 hoaëchoãn hôïp Ar + 20%CO2, Ar + 15%CO2 +5%O2. Haøn trong moâi tröôøng khí baûo veä Ar ñaït chaát löôïng cao nhöng giaù thaønh cao, do vaäythöôøng ñeå haøn kim loaïi vaø hôïp kim maøu, theùp hôïp kim cao.

Hình 3-38 Caùc daïng keát caáu daây haøn boät.



c. Thieát bò haøn: (hình 3-37b) goàm nguoàn ñieän haøn, cô caáu caáp daây haøn töï ñoäng,suùng haøn ñi cuøng caùc ñöôøng oáng daãn khí, daãn daây haøn vaø caùp ñieän, chai chöùa khí baûo veäkeøm theo boä ñoàng hoà, löu löôïng keá vaø van khí.

Nguoàn ñieän haøn thoâng thöôøng laø nguoàn moät chieàu DC. Ñaëc tính ngoøi cuûa nguoànñieän haøn laø ñaëc tính cöùng (ñieän aùp khoâng ñoåi). Ñieàu naøy ñöôïc duøng vôùi toác ñoä caáp daây haønkhoâng ñoåi, cho pheùp ñieàu chænh töï ñoäng chieàu daøi hoà quang.

Moû haøn (suùng haøn) bao goàm beùp tieáp ñieän ñeå chuyeån doøng ñieän haøn ñeán daây haøn,ñöôøng daãn khí vaø chuïp khí ñeå höôùng doøng khí baûo veä bao quanh vuøng hoà quang, boä phaänlaøm nguoäi coù theå baèng khí hoaëc nöôùc tuaàn hoaøn, coâng taéc ñoùng ngaét ñoàng boä doøng ñieänhaøn, daây haøn vaø doøng khí baûo veä (hình 3-39).

3.4 Haøn hoà quang ñieän cöïc khoâng noùng chaûy trong moâi tröôøng khí trô .

3.4.1 Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø phaïm vi öùng duïng.

Haøn hoà quang ñieän cöïc khoâng noùng chaûy trong moâi tröôøng khí trô laø quaù trình haønnoùng chaûy, trong ñoù nguoàn nhieät cung caáp bôûi hoà quang ñöôïc taïo thaønh giöõa ñieän cöïckhoâng noùng chaûy vaø vuõng haøn (hình 3-40). Vuøng hoà quang ñöôïc baûo veä baèng moâi tröôøngkhí trô (Ar, He, Ar +He) ñeå ngaên caûn nhöõng taùc ñoäng coù haïi cuûa oâxy vaø nitô trong khoângkhí. Ñieän cöïc khoâng noùng chaûy thöôøng duøng laø volfram, neân phöông phaùp haøn naøy tieángAnh goïi laø haøn TIG (Tungsten Inert Gas).

Hình 3-39 Moû haøn coå cong, laøm nguoäi baèng khí.

Hình 3-40Sô ñoànguyeân lyùhaøn hoàquangñieän cöïckhoângnoùng chaûytrong moâi



Vuøng hoà quang ñöôïcchæ ra treân hình 3-41. Hoàquang trong haøn TIG coùnhieät ñoä raát cao coù theå ñaïttôùi hôn 6100oC. Kim loaïimoái haøn coù theå taïo thaønh chætöø kim loaïi cô baûn khi haønnhöõng chi tieát moûng vôùi lieânkeát gaáp meùp, hoaëc ñöôïc boåsung töø que haøn phuï. Toaønboä vuõng haøn ñöôïc bao boïcbôûi khí trô thoåi ra töø chuïpkhí.

Phöông phaùp naøy coù moät soá öu ñieåm ñaùng chuù yù:

- Taïo moái haøn coù chaát löôïng cao ñoái vôùi haàu heát kim loaïi vaø hôïp kim .- Moái haøn khoâng phaûi laøm saïch sau khi haøn.- Hoà quang vaø vuõng haøn coù theå quan saùt ñöôïc trong khi haøn.- Khoâng coù kim loaïi baén toùe.- Coù theå haøn ôû moïi vò trí khoâng gian.- Nhieät taäp trung cho pheùp taêng toác ñoä haøn, giaûm bieán daïng cuûa lieân keát haøn.

Phöông phaùp haøn TIG ñöôïc öùng duïng nhieàu trong lónh vöïc saûn xuaát, ñaëc bieät raátthích hôïp trong haøn theùp hôïp kim cao, kim loaïi maøu vaø hôïp kim cuûa chuùng. Phöông phaùpnaøy thao taùc baèng tay vaø coù theå töï ñoäng hoùa hai khaâu di chuyeån hoà quang cuõng nhö caáp

daây haøn phuï.3.4.2 Vaät lieäu vaø thieát bò haøn TIG

- Khí trô Ar ñöôïc ñieàu cheá baèng phöông phaùp hoùa loûng khoâng khí, coù ñoä tinh khieát99,99% ñöôïc cung caáp trong caùc bình döôùi aùp suaát cao.

- Ñieän cöïc volfram: volfram ñöôïc duøng laøm ñieän cöïc vì coù tính chòu nhieät cao (nhieät ñoä noùng chaûy laø 3410oC), phaùt xaï ñieän töû töông ñoái toát, laøm ion hoùa hoà quang vaø duytrì tính oån ñònh hoà quang. Volfram coù tính choáng oâxy hoùa raát cao. Caùc ñieän cöïc volfram coùtheâm thori (Th) coù tính phaùt xaï ñieän töû, daãn ñieän vaø choáng nhieãm baån toát, moài hoà quang

toát hôn vaø hoà quang oån ñònh hôn. Caùc ñieän cöïc volfram coù ñöôøng kính 0,25 ñeán 6,4 mm,chieàu daøi 76 ñeán 610 mm, ñaàu ñieän cöïc phaûi ñöôïc maøi hôïp lyù.

- Que haøn phuï coù chieàu daøi töø 500 1000 mm vôùi ñöôøng kính 1,2 ; 1,6 ; 2,0 ; 2,4 ;3,2 mm. Caùc loaïi que haøn phuï goàm coù: Ñoàng vaø hôïp kim ñoàng, theùp khoâng gæ Cr cao vaøCr-Ni, nhoâm vaø hôïp kim nhoâm, theùp C thaáp, theùp hôïp kim thaápv.v…

- Thieát bò duøng cho haøn TIG coù caùc boä phaän chính sau (hình 3-42):

Hình 3-41 Vuøng hoà quang vaø vuõng haøn trong haøn TIG.



Nguoàn ñieän haøn, bao goàm caû heä thoáng ñieàu khieån khí baûo veä, nöôùc laøm maùt, doøngñieän vaø ñieän aùp haøn; moû haøn; chai chöùa khí trô vaø van ñieàu khieån löu löôïng khí.

- Moû haøn TIG: Chöùc naêng cuûa moû haøn TIG laø daãn doøng ñieän vaø khí trô vaøo vuønghaøn. Ñieän cöïc W daãn ñieän ñöôïc giöõ chaéc chaén trong moû haøn baèng ñai giöõ vôùi caùc vít laép

trong thaân moû haøn (hình 3-43). Khí ñöôïc cung caáp vaøo vuøng haøn qua chuïp khí. Chuïp khícoù ren ñöôïc laép vaøo ñaàu moû haøn, ñeå höôùng vaø phaân phoái doøng khí baûo veä.

Moû haøn TIG ñöôïc phaân laøm 2 loaïi theo cô caáu laøm maùt:

+ Moû haøn laøm maùt baèng khí - töôngöùng vôùi cöôøng ñoä doøng ñieän haøn < 120A.

+ Moû haøn laøm maùt baèng nöôùc -töông öùng vôùi cöôøng ñoä doøng ñieän haøn

> 120A.

Hình 3-42 Thieát bò duøng cho haøn TIG.a) Sô ñoà thieát bò. b) Maùy haøn TIG.

Hình 3-43 Caáu taïo moû haøn TIG.a) Moû haøn TIG laøm maùt baèng nöôùc.b) Moû haøn TIG coù oáng hoäi tuï khí.



Chöông 4

HAØN ÑIEÄN TIEÁP XUÙC4.1 Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø caùc phöông phaùp haøn ñieän tieáp xuùc.

4.1.1 Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø öùng duïng.

1. Thöïc chaát: Haøn ñieän tieáp xuùc laø moät daïng haøn aùp löïc, duøng doøng ñieän coù cöôøng

ñoä lôùn ñi qua choã tieáp xuùc giöõa caùc chi tieát ñeå sinh ra nhieät löôïng nung noùng vuøng haøn ñeántraïng thaùi chaûy hoaëc deûo, sau ñoù duøng löïc eùp thích hôïp eùp caùc beà maët tieáp xuùc laïi vôùinhau taïo thaønh moái haøn.

Theo ñònh luaät Jun- Lenxô thì khi cho doøng ñieän ñi qua moät vaät daãn seõ sinh ra nhieätlöôïng Q:

Q = 0,24.I2 .R.t

Töø coâng thöùc treân ta thaáy: Caùc beà maët tieáp xuùc coù nhaün boùng vaø ñaõ laøm saïch hoaønhaûo ñeán ñaâu thì vaãn coù nhöõng choã nhaáp nhoâ vaø maøng oâxyùt. Vì theá khi baét ñaàu eùp chuùng

chæ tieáp xuùc treân caùc ñieåm, laøm cho tieát dieän tieáp xuùc nhoû hôn nhieàu so vôùi tieát dieän chitieát, maët khaùc choã tieáp xuùc coù maøng oxyùt vaø khe hôû cho neân coù ñieän trôû raát lôùn. Ñoàng thôøido tieáp xuùc ñieåm neân maät ñoä doøng ñieän taïi ñieåm tieáp xuùc raát lôùn. Keát quaû nhieät löôïng lôùnsinh ra treân beà maët tieáp xuùc seõ nung noùng chuùng ñeán traïng thaùi haøn (chaûy loûng hoaëc deûo),sau ñoù duøng löïc eùp ñeå taïo ñieàu kieän cho vieäc khueách taùn nguyeân töû, laøm cho caùc vaät haønnoái chaéc vôùi nhau.

2. Ñaëc ñieåm.Haøn ñieän tieáp xuùc coù caùc ñaëc ñieåm sau:

- Doøng ñieän coù cöôøng ñoä raát lôùn, thôøi gian taùc duïng ngaén, khoâng caàn phaûi duøng que

haøn phuï, thuoác haøn hay khí baûo veä maø moái haøn vaãn ñaûm baûo chaát löôïng, khoâng coù xæ, chitieát haøn ít bò bieán daïng.

- Chaát löôïng saûn phaåm cao: ví duï caùc moá i haøn ñieåm, ñöôøng thöïc hieän treân caùc voû

khung oâ toâ, maùy bay... cho chaát löôïng toát, ñeïp hôn nhieàu so vôùi haøn noùng chaûy.

- Coù theå haøn ñöôïc caùc keát caáu phöùc taïp, caùc moái haøn ôû caùc vò trí khoâng gian khaùc

nhau, haøn ñöôïc caùc chi tieát coù tieát dieän nhoû (nhö caùc daây vôùi ñöôøng kính ñeán 0,06 mm

hoaëc ñöôøng kính lôùn treân 200mm).

- Deã daøng cô khí hoùa vaø töï ñoäng hoaù quaù trình coâng ngheä.

- Naêng suaát, chaát löôïng haøn cao vì coù khaû naêng ruùt ngaén thôøi gian saûn xuaát vaø töïñoäng hoùa saûn xuaát, moái haøn ñeïp.

- Tieát kieäm nguyeân vaät lieäu vaø naêng löôïng.

Haøn ñieän tieáp xuùc ñöôïc söû duïng raát roäng raõi trong caùc ngaønh cheá taïo xe maùy, oâtoâ,

cheá taïo duïng cuï ño, coâng ngheä tieâu duøng...

3. Phaân loaïi.



Haøn ñieän tieáp xuùc coù theå phaân theo daïng moái haøn, theo nguoàn ñieän hoaëc theo

nguoàn naêng löôïng.

4.1.2 Caùc phöông phaùp haøn ñieän tieáp xuùc.

1. Haøn ñieän tieáp xuùc giaùp moái.Haøn ñieän tieáp xuùc giaùp moái laø moät daïng haøn aùp löïc maø moái haøn thöïc hieän treân toaøn

beà maët tieáp xuùc cuûa chi tieát haøn.

Sô ñoà nguyeân lyù haøn tieáp xuùc giaùp moái ñöôïc giôùi thieäu treân hình 3-44: Caùc chi tieát

haøn 1 ñöôïc keïp trong cöïc 2 cuûa maùy haøn tieáp xuùc. Caùc cöïc ñöôïc noái vôùi ñaàu ra cuûa cuoän

thöù caáp ôû bieán aùp haøn 3. Ñieàu khieån ñoä lôùn vaø thôøi gian taùc duïng cuûa löïc eùp Pe vaø doøng

ñieän Ih nhôø thieát bò ñieàu khieån 4.

Haøn tieáp xuùc giaùp moái ñöôïc chia thaønh:

Haøn ñieän tieáp xuùc

Theo loaïi doøng ñieänTheo daïng moái haøn Theo daïng nguoànnaêng löôïng

Haønñieåm

Haønñöôønggiaùpmoái

Haønñöôøng

Doøngxung

Doøngxoaychieàu

Doøngmoät

chieàu

Haønñieäncöïcgiaû

Haøngiaùpmoái

Nhieàuñieåmhaøn

Ñieäntrôû

Noùngchaûy

Haiñieåmhaøn

Moätñieåmhaøn

Lieântuïc

Giaùnñoaïn



- Haøn giaùp moái ñieän trôû: beà maët

tieáp xuùc ñöôïc nung ñeán nhieät ñoä gaàn

nhieät ñoä noùng chaûy cuûa kim loaïi chi tieát

haøn, sau ñoù ngaét doøng ñieän vaø taêng

nhanh löïc eùp laøm bieán daïng vuøng tieáp

xuùc taïo thaønh moái haøn. Ñöôïc duøng khihaøn tieát dieän nhoû (<100mm2), vaät lieäu

coù tính deûo cao (theùp ít C, hôïp kim

maøu).

- Haøn giaùp moái noùng chaûy: beà maët

kim loaïi choã tieáp xuùc ñöôïc nung ñeán

traïng thaùi chaûy. Döôùi taùc duïng cuûa löïc eùp leân kim loaïi chaûy, xæ baån ñöôïc ñaåy ra ngoaøi taïo

thaønh moái haøn. Cöôøng ñoä doøng ñieän vaø löïc eùp trong phöông phaùp naøy nhoû hôn so vôùi haøn

ñieän trôû, khoâng caàn laøm saïch nhöng chaát löôïng toát hôn. Haøn caùc chi tieát daïng oáng, haøn raytaøu hoûa, haøn caùc phoâi daøi baèng theùp, hôïp kim vaø kim loaïi maøu (thanh, thoûi, daây). Ñaëc bieät

phöông phaùp haøn chaûy ñeå cheá taïo duïng cuï caét (muõi khoan, ta roâ…)

2. Haøn tieáp xuùc ñieåm:

Haøn ñieåm thöïc chaát laø haøn ñieän tieáp xuùc, trong ñoù caùc chi tieát ñöôïc haøn vôùi nhau

theo töøng ñieåm rieâng bieät (hình 3-45) goïi laø ñieåm haøn. Caùc chi tieát haøn 1 ñöôïc gheùp

choàng leân nhau, duøng caùc ñieän cöïc 2 ñeå eùp chuùng laïi vôùi nhau, sau ñoù cho doøng ñieän chaïy

Hình 3-44 Sô ñoà haøn tieáp xuùc giaùp moái.1. Chi tieát haøn 2. Ñieän cöïc 3. Bieán aùphaøn.

2

Hình 3-45 Sô ñoà nguyeân lyù haøn ñieåm. a) haøn 2 phía. b) Haøn 1 phía.1. Chi tieát haøn. 2.Ñieän cöïc. 3. Bieán aùp haøn. 4. Thieát bò ñieàu khieån. 5. Taám ñôõ



qua. Choã tieáp xuùc naèm giöõa 2 chi tieát ñöôïc nung noùng traïng thaùi chaûy coøn xung quanh thì

ñeán traïng thaùi deûo. Döôùi taùc duïng cuûa löïc eùp P moái haøn ñöôïc hình thaønh. Thieát bò ñieàu

khieån 4 coù nhieäm vuï töï ñoäng ñoùng ngaét doøng ñieän vaø löïc eùp. Vaät lieäu duøng laøm ñieän cöïc

coù tính daãn ñieän, daãn nhieät, chòu nhieät vaø coù ñoä beàn cao nhö ñoàng ñieän phaân, ñoàng coù pha

Cr vaø Cd,… ÔÛ ñieän cöïc coù ñöôøng daãn nöôùc laøm nguoäi.

- Haøn tieáp xuùc ñieåm hai phía (hình 3- 45a) laø hai ñieän cöïc ñöôïc boá trí veà 2 phía cuûa

caùc chi tieát haøn. Moãi laàn eùp chæ haøn ñöôïc 1 ñieåm. Coù theå haøn hai hay nhieàu taám moûng vôùichieàu daøy baèng nhau.

- Haøn tieáp xuùc ñieåm moät phía (hình 3- 45b) laø hai ñieän cöïc ñöôïc boá trí veà moät phía

cuûa chi tieát haøn. Phöông phaùp naøy moãi laàn haøn ñöôïc 2 hay nhieàu ñieåm cho naêng suaát cao,

ñeå haøn caùc taám coù chieàu daøy khoâng baèng nhau.

Haøn tieáp xuùc ñieåm chieám gaàn 80% soá löôïng caùc lieân keát haøn tieáp xuùc. Ñöôïc duøng

roäng raõi trong coâng nghieäp cheá taïo xe maùy, oâ toâ, toa xe, ngaønh xaây döïng… Chieàu daøy taám

haøn coù theå töø vaøi m ñeán 30mm.

3. Haøn tieáp xuùc ñöôøng laø moät daïng haøn tieáp xuùc trong ñoù moái haøn laø taäp hôïp caùcñieåm haøn lieân tuïc, taïi moãi moät thôøi ñieåm coù moät ñieåm haøn ñöôïc taïo ra döôùi taùc duïng cuûa

doøng ñieän vaø löïc eùp thoâng qua caùc ñieän cöïc hình ñóa quay lieân tuïc ( hình 3-46).

Caùc ñieän cöïc coù theå boá trí veà 1

phía hay 2 phía so vôùi chi tieát haøn. Hai

ñieän cöïc hình ñóa quay ngöôïc chieàu

nhau nhôø moät ñoäng cô coù toác ñoä ñieàu

khieån ñöôïc ñeå taïo ra ñöôøng haøn kín.

Tuøy thuoäc vaøo chuyeån ñoängcuûa ñieän cöïc khi coù doøng ñieän chaïy

qua, haøn ñöôøng chia thaønh 3 loaïi sau:

- Haøn ñöôøng lieân tuïc. Ñieän cöïc

quay lieân tuïc, doøng ñieän luoân chaïy

qua chi tieát haøn, taïo thaønh ñöôøng haøn

kín treân suoát chieàu daøi moái haøn.

Phöông phaùp naøy naêng suaát cao,

nhöng ñieän cöïc choùng moøn do bò nungnoùng lieân tuïc. Thöôøng ñeå haøn caùc moái haøn ngaén, caùc taám moûng yeâu caàu ñoä kín.

- Haøn ñöôøng giaùn ñoaïn. Ñieän cöïc quay lieân tuïc, nhöng doøng ñieän chaïy qua chi tieát

theo chu kyø ngaén (1/10 1/1000s) vaø moái haøn hình thaønh taïi thôøi ñieåm ñoù. Thöôøng ñeå haøn

caùc moái haøn daøi.

- Haøn böôùc. Ñieän cöïc quay giaùn ñoaïn theo chu kyø, khi ñieän cöïc ngöøng quay doøøng

Hình 3-46 Sô ñoà nguyeân lyù haøn tieáp xuùcñöôøng.1. Chi tieát haøn. 2.Ñieän cöïc hình ñóa. 3. Bieán aùp

ø á à å



ñieän ñöôïc caáp vaø taïo thaønh ñieåm haøn.

Ñieän cöïc hình ñóa laøm baèng vaät lieäu gioáng nhö trong haøn ñieåm. Toác ñoä haøn coù theå

ñaït ñöôïc 10m/phuùt. Moái haøn coù ñoä tin caäy cao khi laøm vieäc trong moâi tröôøng chaân khoâng

hoaëc chòu aùp löïc lôùn (bình, noài chöùa baûo ñaûm ñoä kín, ñoä beàn cao). Haøn ñöôøng ñöôïc duøng

phoå bieán ñeå haøn caùc taám moûng coù moái haøn kín, caùc loaïi oáng daãn chaát loûng hoaëc chaát khí

trong ngaønh oâ toâ, thieát bò trong tuû laïnh, maùy giaët, coâng nghieäp thöïc phaåm…4.2. Coâng ngheä haøn ñieän tieáp xuùc.

4.2.1 Coâng ngheä haøn tieáp xuùc giaùp moái. Ñeå ñaït ñöôïc chaát löôïng moái haøn toát, quaù trình coâng ngheä caàn ñöôïc caùc yeâu caàu sau:

- Laøm saïch beà maët tieáp xuùc tröôùc khi haøn vaø baûo veä beà maët tieáp xuùc khoâng bò oxy

hoùa trong quaù trình haøn.

- Caùc chi tieát haøn khi gaù laép, keïp chaët phaûi ñoàng taâm.

- Nung noùng ñeàu beà maët tieáp xuùc cuûa hai chi tieát haøn.

a. Chuaån bò chi tieát tröôùc khi haøn. Phoâi lieäu sau khi caét treân caùc maùy hoaëc caét

baèng moû caét khí ñeàu phaûi laøm saïch gæ. Caùcphöông phaùp chuaån bò maët ñaàu tieáp xuùc phuïthuoäc vaøo daïng saûn xuaát, thieát bò haøn vaø möùc ñoätöï ñoäng hoùa khi haøn, caùc phoâi lieäu coù tieát dieäntieáp xuùc khaùc nhau ñeàu phaûi xöû lyù (gia coâng) ñeåkích thöôùc cuûa chuùng baèng nhau hoaëc gaàn baèngnhau (hình 3-47) vaø ñöôïc laøm saïch toát.

b. Kyõ thuaät vaø cheá ñoä haøn. Haøn ñieän trôû.

Haøn tieáp xuùc giaùp moái thöïc hieän baèng

phöông phaùp haøn ñieän trôû chæ thích öùng vôùi caùc

chi tieát khoâng lôùn, thöôøng coù hình troøn, coù tieát

dieän ngang ñoái vôùi theùp C khoâng lôùn hôn

200mm2, Al, Cu 100 mm2.

Phöông phaùp naøy haøn theùp cacbon töông

ñoái deã daøng, ñoä beàn moái haøn ñaït gaàn baèng ñoäbeàn cuûa kim loaïi cô baûn.

Cheá ñoä haøn tieáp xuùc ñieän trôû ñöôïc xaùc ñònh

bôûi caùc thoâng soá chuû yeáu sau: Doøng ñieän haøn I h,

maät ñoä doøng ñieän J, thôøi gian haøn th, löïc eùp Pe vaø

löïc choàn Pc, chieàu daøi phaàn nhoâ chi tieát.

Hình 3-45 Hình daïng maët ñaàu chitieát khi haøn ñieän trôû.

a) Hôïp lyù. b) Khoâng hôïp lyù.



Cheá ñoä haøn ñieän trôû ñöôïc choïn nhö sau:

Maät ñoä doøng ñieän haøn:

J = 20 60 A/mm2

Thôøi gian haøn: th = 0,5 10 giaây

Aùp löïc ban ñaàu: Pe = 15 30Mpa

Aùp löïc choàn: Pc = (1,5 2,0)Pe

Haøn tieáp xuùc giaùp moái noùng chaûy: coù 2 phöông phaùp haøn

- Haøn noùng chaûy giaùn ñoaïn ñeå haøn caùc chi tieát coù dieän tích tieát dieän ngang

1000mm2

- Haøn noùng chaûy lieân tuïc

Quaù trình haøn goàm 2 giai ñoaïn chính: giai ñoaïn nung noùng vaø giai ñoaïn eùp haøn.

4.2.2 Coâng ngheä haøn tieáp xuùc ñieåm vaø tieáp xuùc ñöôøng.- Chuaån bò beà maët vaø laép raùp chi tieát.

- Caùc kích thöôùc quan troïng cuûa moät lieân keát haøn ñieåm, haøn ñöôøng bao goàm: ñöôøng

kính ñieåm haøn (haøn ñieåm) d, chieàu roäng ñöôøng haøn (haøn ñöôøng), chieàu roäng nhoû nhaát cuûaphaàn hai chi tieát choàng leân nhau B, vaø böôùc haøn t.

- Tuøy thuoäc vaøo hình daùng beà maët ngoaøi cuûa chi tieát maø coù theå choïn ñieän cöïc hay

con laên coù daïng hình truï hoaëc hình caàu.

- Cheá ñoä haøn tieáp xuùc ñieåm: doøng ñieän haøn Ih, thôøi gian haøn th, löïc eùp Pe

Cheá ñoä haøn tieáp xuùc ñöôøng: doøng ñieän haøn Ih, thôøi gian haøn th, toác ñoä haøn Vh, löïc

eùp Pe.

Ví duï: Chieàu daøy chi tieát S = S1 = 0,5 + 0,5 mm, ñöôøng kính ñieåm haøn (haøn ñieåm)

nhoû nhaát laø 3mm, chieàu roäng ñöôøng haøn (haøn ñöôøng) nhoû nhaát laø 3mm, chieàu roäng nhoûnhaát cuûa phaàn hai chi tieát choàng leân nhau ñoái vôùi theùp laø 8mm, böôùc nhoû nhaát giöõa caùc

ñieåm haøn laø 10mm.

Cheá ñoä haøn tieáp xuùc ñieåm theùp C thaáp ( doøng xoay chieàu 1 pha) I h = 6-7 kA;

th = 0,08-0,1s; Pe =1,2 –1,8 kN

Cheá ñoä haøn tieáp xuùc ñöôøng Ih = 7-8 kA; th = 0,02-0,04s; Vh = 1-1,2 m/ph;

Pe = 1,5-2 kN



Chöông 5

HAØN VAØ CAÉT BAÈNG KHÍ5.1 Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø öùng duïng cuûa haøn khí.

Haøn khí laø quaù trình nung noùng vaät haøn vaø que haøn ñeán traïng thaùi haøn baèng nhoïnlöûa cuûa khí chaùy (C2H2, CH4, C3H6...) vôùi O2.

ÔÛ nöôùc ta hieän nay sau phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, phöông phaùp haøn vaø caétkim loaïi baèng khí ñang ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc nhaø maùy, xí nghieäp vaø coângtröôøng vì thieát bò haøn ñôn giaûn vaø reû tieàn, söû duïng ôû nhöõng vuøng xa nguoàn ñieän, coù theå haøn

ñöôïc nhieàu loaïi vaät lieäu khaùc nhau nhö theùp, gang, ñoàng, nhoâm... ñaëc bieät noù raát thích hôïp

khi haøn nhöõng vaät lieäu nhieät ñoä chaûy thaáp, caùc keát caáu moûng.Tuy nhieân, so vôùi haøn ñieän, haøn khí coù nhöôïc ñieåm lôùn laø vaät haøn deã bò bieán daïng

vaø cong veânh, naêng suaát haøn thaáp hôn. Do vaäy phaïm vi söû duïng heïp hôn haøn hoà quang tay.

Haøn khí chuû yeáu duøng ñeå haøn caùc chi tieát moûng, söûa chöõa khuyeát taät cuûa saûn phaåm

ñuùc, haøn vaûy, haøn ñaép. Ngoïn löûa khí chaùy coøn duøng ñeå nung noùng vaät lieäu, toâi, caét kimloaïi baèng khí…

Nhieät löôïng sinh ra cuûa khí chaùy vôùi oâxy thöïc hieän theo phaûn öùng:

C2H2 + O2 = CO + H2 + Q5.2 Vaät lieäu vaø thieát bò haøn khí .5.2.1 Vaät lieäu haøn1. Oxy (O2).

OÂxy duøng trong kyõ thuaät haøn caàn coù ñoä tinh khieát töø 98,5 99,5%( coøn laïi laø taïpchaát nitô vaø argon ) , neân thöôøng goïi laø oâxy kyõ thuaät. OÂxy laø loaïi khí trong suoát, khoâng

maøu vaø muøi vò, khi taùc duïng vôùi caùc chaát höõu cô noù sinh ra moät löôïng nhieät löôïng lôùn. Khíoâxy ôû traïng thaùi bò neùn, khi tieáp xuùc vôùi daàu môõ khoaùng vaät hoaëc caùc chaát deã chaùy nhö buïi

than …coù theå töï boác chaùy. Vì vaäy khi söû duïng oâxy, ñaëc bieät laø ôû traïng thaùi bò neùn, phaûi

kieåm tra tröôùc caån thaän, traùnh tieáp xuùc vôùi caùc chaát höõu cô deã chaùy.Ñeå saûn xuaát oxy duøng phöông phaùp laøm laïnh khoâng khí ñeán theå loûng, sau ñoù naâng

daàn nhieät ñoä ñeå caùc chaát khí bay hôi. ÔÛ nhieät ñoä -195,8oC Nitô boác hôi, - 185,7oC acgoâng

boác hôi, - 182,06o

C thì oxy boác hôi. Phöông phaùp naøy naêng suaát cao, naêng löôïng ñieän tieâutoán ít.

2.Khí axeâtylen:

Axeâtylen (C2H2) laø moät loaïi khí chaùy, chuû yeáu ñöôïc ñieàu cheá baèng caùch cho ñaátñeøn ( CaC2 ) taùc duïng vôùi nöôùc:

CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2 + QPhaûn öùng sinh ra moät nhieät löôïng Q khaù lôùn.



Ñaát ñeøn laø moät hôïp chaát hoaù hoïc cuûa canxi vaø cacbon, maët gaõy cuïc ñaá t ñeøn coùmaøu naâu xaùm. Noù thöôøng ñöôïc saûn xuaát baèng caùch naáu chaûy ñaù voâi vôùi than coác hoaëcaêngtraxit trong loø ñieän ôû 1900o – 2300o C.

Ñaát ñeøn deã bò phaân huûy trong khí aåm. Haït caøng mòn, ñoä aåm caøng cao thì ñaát ñeønphaân huûy caøng maïnh.

Theo lyù thuyeát thì cöù 1kg CaC2 taùc duïng vôùi nöôùc seõ cho ra 372,5 lít C2H2, nhöngtreân thöïc teá phuï thuoäc vaøo ñoä tinh khieát cuûa ñaát ñeøn vaø ñieàu kieän phaûn öùng, ta chæ thu

ñöôïc 230 – 265 lít C2H2.Axeâtylen khoâng coù maøu, nheï hôn khoâng khí vaø coù muøi haéc khi ôû daïng nguyeân chaát.ÔÛ ñieàu kieän aùp suaát vaø nhieät ñoä cao khí C2H2 raát deã noå ( P >1,5 atm, nhieät ñoä > 580oC).

Hoãn hôïp cuûa C2H2 vôùi caùc chaát coù chöùa oâxy cuõng raát deã noå: khi C2H2 hoaù hôïp vôùikhoâng khí ôû aùp suaát khí trôøi ôû nhieät ñoä töø 305 4700C hoaëc vôùi oâxy nguyeân chaát ôû nhieät

ñoä töø 297o 306oC. Hoaëc tieáp xuùc laâu ngaøy vôùi ñoàng ñoû, baïc taïo thaønh axeâtylua ñoàng vaø

axeâtylua baïc deã noå khi bò va ñaäp maïnh hay nhieät ñoä taêng cao.

3. Que haøn vaø thuoác haøn khi haøn khí.a. Que haøn.

- Haøn khí laø moät daïng haøn noùng chaûy, nguoàn nhieät laø ngoïn löûa haøn. Trong quaù trìnhhaøn coù theå duøng que haøn phuï ñeå boå sung kim loaïi cho moái haøn, hoaëc khoâng caàn duøng (khi

haøn nhöõng taám kim loaïi moûng coù gaáp meùp).

- Khi haøn theùp cô tính cuûa moái haøn phuï thuoäc chuû yeáu vaøo söï baûo veä vuõng haøn cuûangoïn löûa, vaøo chaát löôïng beà maët vaät haøn vaø thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa que haøn (thöôøng

gioáng hoaëc gaàn gioáng kim loaïi haøn).

- Que haøn ñeå haøn khí caàn thoûa maõn caùc yeâu caàu sau:

. Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa que haøn khoâng cao hôn nhieät ñoä noùng chaûy cuûa kim loaïi

cô baûn.

. Ñöôøng kính que haøn phaûi töông öùng vôùi chieàu daøy vaät haøn.

. Beà maët cuûa que haøn phaûi saïch (khoâng bò gæ, khoâng bò daãu môõ vaø caùc chaát baån

khaùc).

. Khoâng gaây hieän töôïng soâi laøm baén kim loaïi ra khoûi vuõng haøn.

. Khoâng taïo caùc boït khí trong vuõng haøn vaø khoâng ñöa vaøo vuõng haøn caùc taïp chaát

phi kim.

Khi haøn theùp ít cacbon, toát nhaát laø duøng loaïi daây haøn Si-Mn vì noù baûo ñaûm cô tínhmoái haøn cao nhö khi haøn hoà quang baèng que haøn coù chaát löôïng toát.

Haøn theùp duøng daây haøn coù ñöôøng kính töø 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2… 12 mm.

Haøn gang thöôøng duøng caùc loaïi coù ñöôøng kính 6,8; 10; 12 mm.

b. Thuoác haøn.



- Trong quaù trình haøn, taát caû caùc kim loaïi vaø hôïp kim cuûa chuùng ñeàu keát hôïp vôùi

oxycuûa khoâng khí vaø cuûa ngoïn löûa haøn ñeå taïo ra caùc oxít coù nhieät ñoä noùng chaûy raát cao, cao

hôn chính caû kim loaïi haøn. Ñeå traùnh khoâng cho kim loaïi noùng chaûy bò oxy hoùa vaø loaïi boû

caùc oâxyt hình thaønh trong khi haøn, ngöôøi ta duøng caùc loaïi boät haøn goïi laø thuoác haøn.- Khi haøn khí thuoác haøn ñöôïc ñöa vaøo vuõng haøn döôùi daïng boät hoaëc döôùi daïng chaát

loûng deã boác hôi. Thuoác haøn ñöôïc boâi vaøo caùc meùp cuûa kim loaïi haøn vaø treân que haøn, hoaëcñöa vaøo vuõng haøn baèng caùch thænh thoaûng laïi nhuùng que haøn vaøo bình chöùa thuoác haøn.

- Khi duøng thuoác haøn döôùi daïng hôi thì ngöôøi ta chuyeån boät xuoáng ngoïn löûa haøn

moät caùch töï ñoäng vôùi lieàu löôïng chính xaùc baèng duïng cuï ñaëc bieät.

- Trong quaù trình haøn, thuoác haøn ñöa vaøo vuõng haøn seõ noùng chaûy ra vaø keát hôïp vôùicaùc oâxyt ñeå taïo ra moät lôùp xæ deã noùng chaûy noåi leân treân beà maët vuõng haøn. Lôùp xæ naøy baûo

veä cho moái haøn khoâng bò taùc duïng cuûa khoâng khí xung quanh.- Thuoác haøn duøng trong haøn khí coù nhieàu loaïi, nhöng chuùng phaûi thoûa maõn caùc yeâu

caàu sau:. Deã chaûy, coù nhieät ñoä chaûy nhoû hôn nhieät ñoä chaûy cuûa kim loaïi cô baûn vaø que haøn.

. Phaûn öùng nhanh vôùi caùc oâxít kim loaïi ñeå quaù trình hoøa tan cuûa caùc oâxít keát thuùc

tröôùc khi vuõng haøn ñoâng ñaëc.

. Xæ ñöôïc taïo thaønh ñeå baûo veä toát kim loaïi cuûa vuõng haøn khoûi bò oxy hoùa vaø deã taùch

ra khoûi moái haøn sau khi haøn.

. Thuoác haøn noùng chaûy khoâng ñöôïc toûa khí ñoäc haïi vaø aûnh höôûng xaáu ñeán moái haøn.

. Khoái löôïng rieâng xæ do thuoác haøn taïo neân phaûi nhoû hôn khoái löôïng rieâng cuûa kim

loaïi haøn, muïc ñích ñeå xæ ñöôïc taïo thaønh deã noåi leân treân beà maët cuûa vuõng haøn.. Giöõ ñöôïc caùc tính chaát cuûa thuoác trong quaù trình haøn, reû, deã kieám.

- Tuøy theo tính chaát cuûa kim loaïi haøn (caùc oâxyt ta ïo thaønh trong vuõng haøn) maø duøng

thuoác haøn coù tính axít hay bazô. Neáu hình thaønh oxyùt bazô thì phaûi duøng thuoác haøn axít vaøngöôïc laïi neáu hình thaønh oâxyùt axít thì duøng thuoác haøn bazô.

Trong caû hai tröôøng hôïp phaûn öùng xaûy ra theo sô ñoà sau:

OÂxyùt axít + OÂxyùt bazô = muoái

- Ñeå laøm thuoác haøn khí, ngöôøi ta duøng boraéc, axítboric, oâxit vaø muoái bari, kali,natri....

- Thaønh phaàn thuoác haøn ñöôïc xaùc ñònh tuøy theo tính chaát cuûa kim loaïi haøn.

Khi haøn theùp, haøn ñoàng seõ hình thaønh caùc oâxyùt bazô (FeO, CuO, Zn…) do ñoù ñeå hoøatan chuùng duøng thuoác haøn axít nhö boraéc Na2B4O7. Khi haøn gang, trong vuõng haøn hình

thaønh oâxyùt axít SiO2, ñeå hoøa tan noù phaûi ñöa vaøo caùc oâxyùt bazô maïnh: K2O, Na2O.



- Tröôùc khi haøn thuoác haøn caàn ñöôïc nung noùng tröôùc ñeå khi haøn noù khoâng sinh ra

caùc loaïi boït khí vaø tieát ra nöôùc laøm giaûm chaát löôïng moái haøn, ñoàng thôøi traùnh hieän töôïngthuoác bò baén ra khoûi vuõng haøn.

5.2.2 Thieát bò haøn khí.

1. Bình chöùa.- Bình chöùa duøng ñeå chöùa khí neùn. Trong thöïc teá saûn xuaát, ñeå tieän lôïi cho vieäc vaän

chuyeån, ngöôøi ta duøng bình chöùa coù dung tích khaùc nhau. Ñeå haøn vaø caét khí thöôøng duøng

bình chöùa coù dung tích 40 lít, aùp suaát coù theå ñeán 200at.- Bình chöùa cheá taïo baèng theùp hôïp kim hoaëc theùp cacbon baèng caùch daäp hay haøn,

beân ngoaøi sôn maøu ñeå phaân bieät caùc loaïi khí.

Ví duï: Oxy sôn xanh, C2H2 sôn traéng, Acgon kyõ thuaät sôn ñen hoaëc traéng, Acgon

nguyeân chaát nöûa treân traéng nöûa döôùi ñen, khoâng khí sôn ñen, Hyñroâ vaøng saãm, caùc khíkhaùc maøu ñoû. Bình chöùa oâxy coù dung tích 40 lít, aùp suaát 150 atm chöùa 6m3oâxy (ôû 20oC vaø

1 atm). Bình chöùa C2H2 coù dung tích 40 lít vaø aùp suaát < 19 atm beân trong chöùa chaát boït xoápbaèng than hoaït tính vaø ñöôïc taåm axeâtoân.

- Bình chöùa nhaát laø bình chöùa O2 do chòu aùp suaát cao vaø bò aên moøn do söï oxy hoùa

saét neân khi söû duïng caàn kieåm tra caån thaän traùnh gaây noå. Tuøy theo tính chaát vaø ñieàu kieänlaøm vieäc maø ngöôøi ta quy ñònh thôøi gian vaø phöông phaùp kieåm tra bình chöùa.

2. Thuøng ñieàu cheá khí Axeâtylen.

Thuøng ñieàu cheá axeâtylen (coøn goïi laø bình hôi haøn) laø thieát bò trong ñoù duøng nöôùcphaân huyû ñaát ñeøn ñeå laáy axeâtylen.

Coâng thöùc phaân huyû nhö sau:

CaC2 + 2H20 = C2H2 + Ca(OH)2

Trong thöïc teá 1kg ñaát ñeøn cho ta khoûang 220 – 300 lít khí C2H2.Moät thuøng ñieàu cheá khí phaûi coù ñaày ñuû caùc boä phaän chính sau ñaây:

Hình 3-46 Sô ñoà traïm haøn khí.

1. Thuøng ñieàu cheá hay bình chöùa khí C2H2.2. Bình O2. 3.Van giaûm aùp. 4. Khoùa baûohieåm. 5. OÁng daãn khí.6. Moû haøn. 7. Ñoàngheà khaùc.



- Buoàng sinh khí (moät hoaëc nhieàu caùi ).- Thuøng chöùa khí.- Thieát bò kieåm tra vaø an toaøn (nhö aùp keá , naép an toaøn …).- Khoùa baûo hieåm.

Caùc boä phaän treân coù theå boá trí thaønh moät keát caáu chung hay laép rieâng roài noái vôùinhau baèng caùc oáng.

Theo heä thoáng ñieàu chænh vaø söï taùc duïng giöõa CaC2 vôùi H2O coù caùc loaïi sau: ñaù rôi

vaøo nöôùc (hình 3-47a) hoaëc nöôùc rôi vaøo ñaù(hình 3-47b), ñaù tieáp xuùc vôùi nöôùc (hình 3-47c).

3. Khoùa baûo hieåm. Khoùa baûo hieåm laø moät thieát bò baûo veä cho

thuøng ñieàu cheá C2H2 vaø caùc oáng daãn khoâng bò chaùynoå khi coù ngoïn löûa quaët töø moû haøn hoaëc moû caéttruyeàn tôùi. Ngoïn löûa quaët sinh ra khi toác ñoä chaùy

cuûa hoãn hôïp khí chaùy (O2 + C2H2) lôùn hôn toác ñoä

khí cung caáp.Toác ñoä chaùy caøng taêng khi: taêng löôïng O2,

nhieät ñoä khí cao, moâi tröôøng haøn khoâ raùo vaø nhieätñoä cao vv.. Toác ñoä khí cung caáp caøng giaûm khi taêng ñöôøng kính loã moû haøn, giaûm aùp löïc vaø

khí tieâu hao, hoaëc oáng daãn bò taéc v.v…Coù caùc loaïi: khoùa baûo hieåm kieåu hôû, kieåu kín, kieåu khoâ.Khoùa baûo hieåm kieåu hôû (hình 3-48) goàm coù voû 1 vaø 2 oáng daãn (oáng daãn 4 daãn khí

C2H2 vaø oáng baûo hieåm 8). OÁng baûo hieåm ngaén hôn oáng daãn khí, phía treân coù maøng baûo

hieåm 6 vaø pheãu 7. Khi môû van 5, khí C2H2 töø thuøng ñieàu cheá theo oáng 4, qua nöôùc vaø van3 ñi ra moû haøn (hình 3-48a). Söï cheânh leäch aùp suaát giöõa C2H2 vaø moâi tröôøng ñöôïc bieåu thò

Hình 3-47. Sô ñoà nguyeân lyù thuøng ñieàu cheá C2H2.

a b c

Hình 3-48. Sô ñoà nguyeân lyùlaøm vieäc cuûa khoùa baûo hieåmkieåu hôû.



baèng coat nöôùc H (hình 3-48b). Khi coù ngoïn löûa quaët, aùp suaát trong voû 1 taêng leân, eùp nöôùc

vaøo caû hai oáng 4 vaø 8, möïc nöôùc trong voû 1 haï xuoáng cho ñeán khi chaân oáng 8 hôû ra. Hoãnhôïp noå laäp töùc theo oáng 8 vaøo pheãu 7 phaù vôõ maøng baûo hieåm 6 ñi ra ngoaøi (hình 3-48c).

Sau khi ngoïn löûa quaët bò daäp taét quaù trình haøn trôû laïi bình thöôøng (hình 3-48d). Caàn kieåm

tra thöôøng xuyeân löôïng nöôùc caàn thieát trong voû 1 baèng van kieåm tra 2.

4. Van giaûm aùp.

Van giaûm aùp duøng ñeå giaûm aùp suaát cao cuûa khí ôû trong bìng chöùa tôùi aùp suaát thaápphuø hôïp vôùi cheá ñoä haøn vaø ñieàu chænh löôïng tieâu hao khí neùn, giöõ cho aùp suaát cuûa hoãn hôïp

khí ôû ñaàu moû haøn oån ñònh khoâng phuï thuoäc vaøo söï thay ñoåi aùp suaát trong bình chöùa.

Ví duï aùp suaát cuûa oâxy ôû bình chöùa laø 150atm, ôû moû haøn chæ caàn 35atm.Aùp suaát cuûa C2H2 ôû bình chöùa laø 16atm, ôû moû haøn chæ yeâu caàu 0,30,5atm, nhôø coù

van giaûm aùp maø ta duy trì ñöôïc aùp suaát cuûa hoãn hôïp khí ôû ñaàu moû haøn gaàn nhö khoâng ñoåi.

Theo nguyeân lyù taùc duïng: coù van giaûm aùp taùc duïng thuaän vaø van giaûm aùp taùc duïngnghòch.

Sau ñaây giôùi thieäu van giaûm aùp taùc duïng nghòch vì noù laø loaïi van ñöôïc aùp duïngroäng raõi nhaát trong thöïc teá saûn xuaát. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc ñöôïc giôùi thieäu ôû hình 3-49.

Khi neùn aùp suaát cao töø bìnhchöùa theo oáng 1 vaøo buoàng 4 ( buoàngcao aùp), aùp suaát trong buoàng cao aùpñöôïc ño baèng ñoàng hoà 2. Nhôø coù khehôû döôùi naép 5 khí seõ ñi xuoáng buoàngthaáp aùp 8, vôùi aùp suaát ñöôïc xaùc ñònhtheo ñoàng ñoàng hoà 7, roài ñi ra moû haøn.

Ban ñaàu, ta nhìn vaøo ñoàng hoà 7 ñieàuchænh theå tích buoàng 8 coù aùp suaát yeâucaàu baèng caùch ñieàu chænh maøng cao su11 nhôø vít 10 thoâng qua loø xo 9. Trongquaù trình haøn, neáu aùp suaát ôû buoàng 8thay ñoåi thì noù seõ töï ñieàu chænh. Ví duïaùp suaát ôû buoàng 8 giaûm thì loø xo 9 seõnaâng maøng cao su 11, thanh 12 vaø naépvan 5 leân laøm cho theå tích buoàng 8 thuheïp laïi vaø van 5 môû roäng ra, löôïng khítöø buoàng 4 seõ ñi xuoáng nhieàu hôn doñoù aùp suaát buoàng 8 laïi taêng leân tôùi möùcyeâu caàu. Ngöôïc laïi, neáu aùp suaát ôûbuoàng 8 vì moät lyù do naøo ñoù taêng leân,luùc ñoù maøng cao su 11 seõ neùn loø xo 9 laïi, keùo thanh 12 vaø naép van 5 xuoáng laøm cho cöûavan 5 thu heïp laïi, khí töø buoàng 4 ñi xuoáng ít hôn vaø aùp suaát trong buoàng 8 laïi ñöôïc giaûmñeán möùc yeâu caàu. Tröôøng hôïp aùp suaát cuûa khí trong buoàng 8 taêng leân quaù möùc laøm cho

Hình 3-49 Van giaûm aùp taùc duïng nghòch.



maøng cao su khoâng theå eùp ñöôïc loø xo 9 xuoáng hôn nöõa thì van an toaøn 6 seõ môû vaø khí ñöôïcthoaùt ra ngoaøi.

Vì chieàu môû cuûa van 5 ngöôïc chieàu ñi vaøo cuûa doøng khí neân goïi laø van giaûm a ùp taùcduïng nghòch.

5. Moû haøn.

Moû haøn laø duïng cuï quan troïng nhaát trong trang bò cuûa moät traïm haøn khí. Nhieäm vuïcô baûn cuûa noù laø nhaän khí O

2 vaø C

2H

2 töø caùc bình chöùa khí ( hoaëc C

2H

2 töø thuøng ñieàu cheá )

ñeán buoàng hoãn hôïp ñöa ra moû haøn taïo thaønh ngoïn löûa cung caáp nhieät naêng cho quaù trìnhhaøn. Moû haøn phaûi raá t an toaøn trong söû duïng, oån ñònh ñöôïc söï chaùy cuûa ngoïn löûa, nheïnhaøng, deã ñieàu chænh thaønh phaàn vaø coâng suaát cuûa quaù trình haøn. Coù 2 loaïi:

a. Moû haøn huùt: (hình 3-50).

Caáu taïo moû haøn huùt nhö sau : khí oâxy coù aùp suaát 3-4 at theo oáng daãn 1 qua van ñieàuchænh vaøo mieäng phun 2. Vì ñaàu mieäng phun coù ñöôøng kính raát beù neân doøng O 2 ñi qua coùtoác ñoä lôùn taïo thaønh vuøng coù aùp suaát thaáp 3 xung quanh mieäng phun. Nhôø vaäy, khíaxeâtylen ñöôïc huùt vaøo buoàng hoãn hôïp 5 qua oáng daãn 4 keát hôïp vôùi oâxy taïo thaønh hoãn hôïp

khí. Hoãn hôïp khí naøy theo oáng 6 ( thaân moû haøn ) ñi ra ñaàu moû haøn 7 khi bò ñoát seõ chaùy taïothaønh ngoïn löûa haøn.Ñaëc ñieåm cuûa moû haøn naøy laø buoàng hoãn hôïp khí coù caáu taïo phöùc taïp , tuy yeâu caàu

cheá taïo thaáp hôn so vôùi moû haøn ñaúng aùp.

Theo nguyeân lyù caáu taïo kieåu huùt ta caàn phaûi chuù yù laø khi haøn phaûi môû oâxy tröôùc,môû axeâtylen sau. Vì neáu môû axeâtylen tröôùc thì do aùp löïc thaáp noù seõ khoâng ra ñöôïc. Trong

quaù trình haøn do söï baén toeù kim loaïi vaø xæ loûng, loã cuûa ñaàu moû haøn coù theå bò baùm baån laøm

cho ngoïn löûa khoâng ñaït ñöôïc hình daïng vaø tính chaát yeâu caàu. Luùc ñoù, neân khoaù caùc ñöôøngdaãn khí laïi vaø thoâng loã ñaàu moû haøn. Khi moû haøn noùng quaù, ngoïn löûa chaäp chôøn giaùn ñoaïn

hoaëc nghe roõ nhöõng tieáng noå töø phía ñaàu moû haøn, thì cuõng neân taét ngoïn löûa vaø nhuùng noù

vaøo nöôùc ñeå laøm nguoäi sau ñoù môùi tieáp tuïc haøn.b. Moû haøn ñaúng aùp. (hình 3-51)So vôùi moû haøn huùt moû haøn ñaúng aùp ít söû duïng hôn. Noù chuû yeáu söû duïng khi caàn

baûo ñaûm thaønh phaàn hoãn hôïp cuûa ngoïn löûa laø khoâng ñoåi (ví duï khi haøn caùc loaïi hôïp kim

maøu, theùp hôïp kim hoaëc trong haøn khí töï ñoäng …)

Caáu taïo moû haøn nhö sau: Khí O2 vaø C2H2 theo oáng 4 vaø 5 vaøo buoàng hoãn hôïp döôùimoät aùp suaát nhö nhau, sau ñoù qua thaân moû haøn 2 ñi qua ñaàu moû haøn 1 ñeå chaùy thaønh ngoïn

Hình 3-50. Moû haøn huùt.



löûa. Löôïng O2 vaø C2H2 ñöôïc ñieàu chænh baèng caùc khoùa 3 vaø 6. Loaïi moû haøn naøy coù keát ca áuñôn giaûn, deã cheá taïo, ngoïn löûa chaùy oån ñònh, deã haøn song phaûi luoân ñaûm baûo ñöôïc ñieàukieän oån ñònh aùp suaát khí ñi vaøo moû haøn. Vì theá loaïi naøy chæ söû duïng trong ñieàu kieän caû O2

vaø C2H2 ñöôïc laáy tröïc tieáp töø caùc bình chöùa qua van giaûm aùp (ít duøng trong tröôøng hôïpC2H2 ñöôïc laáy ra tröïc tieáp töø thuøng ñieàu cheá).

Thoâng thöôøng moû haøn khí ñöôïc cheá taïo thaønh boä, goàm moät thaân moû vaø moät soá ñaàu

haøn ( 4-7 ñaàu haøn ) ñaùnh soá thöù töï töø nhoû ñeán lôùn. Vì vaäy, khi chuaån bò haøn phaûi caên cöù

vaøo coâng suaát cuûa ngoïn löûa caàn thieát ñeå choïn soá hieäu ñaàu haøn cho hôïp lyù. Khi thay ñaàuhaøn caàn chuù yù vaën chaët ñeå traùnh roø khí ra ngoaøi.

5.3 Coâng ngheä haøn khí.5.3.1 Ñieàu chænh ngoïn löûa haøn.

Caên cöù vaøo tyû leä cuûa hoãn hôïp khí,ngoïn löûa haøn coù theå chia laøm 3 loaïi (hình 3-

52):

a. Ngoïn löûa bình thöôøng.

Khí coù tyû leä0

11 1 22

2 2C H , ,

Ngoïn löûa naøy chia laøm 3 vuøng (hình3-52a).

- Vuøng nhaân.

O2 vaø C2H2 töø moû haøn ra, khí ñoát C2H2 bòphaân huûy C2H2 = 2C + H2.

Vì theá vuøng haït nhaân coù maøu saùngtraéng, nhieät ñoä thaáp vaø trong ñoù coù cacbon

neân khoâng duøng ñeå haøn vì deã laøm cho moái

haøn thaám cacbon trôû neân doøn.- Vuøng hoaøn nguyeân (chaùy khoâng hoaøn toaøn)

C2H2 + O2 = 2CO + H2 + Q.

Vuøng naøy coù maøu saùng xanh, nhieät ñoä cao (hình 3-53), coù CO vaø H2 laø nhöõng chaátkhí khöû O2 cuûa oâxyùt kim loaïi trong moái haøn, ñoàng thôøi chuùng coøn taùc duïng vôùi oâxy cuûa

Hình 3-51 Moû haøn ñaúng aùp.

Hình 3-52 Caùc loaïi ngoïn löûa haøn.a) Ngoïn löûa bình thöôøng. b) Ngoïn löûacaùc bon hoùa. c) Ngoïn löûa oâxy hoùa.1. Nhaân ngoïn löûa. 2. Vuøng hoaønnguyeân. 3. Vuøng chaùy hoaøn toaøn.



moâi tröôøng, baûo veä cho moái haøn khoûi bò oâ xy hoùa. Vì vaäy vuøng naøy goïi laø vuøng hoaøn

nguyeân hay vuøng chaùy khoâng hoaøn toaøn vaø ñöôïc duøng ñeå haøn.- Vuøng chaùy hoaøn toaøn (vuøng oâxy hoùa).

Saûn phaåm cuûa vuøng treân tieáp tuïc chaùy vôùi O2 cuûa khoâng khí.

2CO + H2 + 1,502 = 2CO2 + H2O + QVuøng naøy maøu naâu saãm coù khoùi,

nhieät ñoä thaáp vì coù hôi nöôùc. Do hôi nöôùcvaø khí CO2 deã bò phaân huûy thaønh O2 vaø ôûnhieät ñoä cao noù seõ oâ xy hoùa kim loaïi haøn

neân vuøng naøy khoâng duøng ñeå haøn. Maëtkhaùc khi cacbon bò chaùy hoaøn toaøn laïi coùkhaû naêng oâxy hoùa kim loaïi neân vuøng naøy

goïi laø vuøng oâ xy hoùa.

b. Ngoïn löûa oâ xy hoùa.

Ngoïn löûa naøy coù tyû leä 2,10

22

2 H C

.

Quaù trình chaùy xaûy ra laø:C2H2 + 1,5 O2 = 2CO + H2 + 0,5 O2.

Sau ñoù chaùy tieáp vôùi O2 cuûa khoâng

khí.2CO + H2 + 0,5 O2 + O2 = 2CO2 + H2O.

Do thöøa O2 neân nhaân cuûa ngoïn löûa

ngaén laïi, vuøng giöõa vaø vuøng ñuoâi khoâng phaân bieät roõ raøng (hình 3-52c). Ngoïn löûa coù maøusaùng traéng, ngoïn löûa naøy duøng ñeå haøn ñoàng thau, nung noùng vaø caét hôùt beà maët kim loaïi.

c. Ngoïn löûa cacbon hoùa.

Laø ngoïn löûa coù tyû leä 1,10

22

2 H C

. Quaù trình chaùy xaûy ra laø:

C2H2 + 0,502 = CO + C + H2.

Sau ñoù chaùy vôùi O2 cuûa khoâng khí.CO + C + H2 + 2O2 = 2CO2 + H2O.

Do vuøng giöõa cuûa ngoïn löûa naøy coù moät löôïng cacbon töï do lôùn neân ngoïn löûa mangtính chaát cacbon hoùa. Nhaân cuûa ngoïn löûa keùo daøi ra saùt nhaäp vaøo vuøng giöõa (hình 3-52b).

Ngoïn löûa naøy coù nhieät ñoä thaáp vì coù khí CO2 vaø hôi nöôùc. Maët khaùc cacbon töï do deã xaâm

nhaäp vaøo kim loaïi haøn neân noù thöôøng ñöôïc duøng ñeå haøn gang, nhoâm vaø hôïp kim nhoâm, toâibeà maët, haøn hôïp kim cöùng.

5.3.2 Phöông phaùp haøn phaûi vaø haøn traùi.

Hình 3-53. Söï phaân boá nhieät ñoä theochieàu daøi cuûa ngoïn löûa bình thöôøng.



Caên cöù vaøo söï dòch chuyeån cuûa moû haøn vaø que haøn ta chia haøn khí ra laøm hai

phöông phaùp haøn:

1. Phöông phaùp haøn phaûi:Khi haøn, moû haøn vaø que haøn chuyeån ñoäng töø traùi sang phaûi, moû haøn ñi tröôùc, que

haøn ñi sau (hình 3-54).

Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø

ngoïn löûa luoân luoân höôùng vaøo vuõng haøn,haàu heát nhieät taäp trung vaøo vieäc laømchaûy kim loaïi haøn. Trong quaù trình haøn

do aùp suaát cuûa ngoïn löûa maø kim loaïi

loûng cuûa vuõng haøn luoân luoân xaùo troänñeàu, taïo ñieàu kieän cho xæ noåi leân toát hôn.

Maët khaùc, do ngoïn löûa bao boïc laáy vuõng

haøn neân moái haøn ñöôïc baûo veä toát, nguoäi

chaäm vaø giaûm öùng suaát bieán daïng do quaùtrình haøn gaây ra. Phöông phaùp naøy ñeå

haøn caùc chi tieát daøy (> 5mm), hoaëcnhöõng vaät lieäu coù ñoä noùng chaûy cao.

2. Phöông phaùp haøn traùi.Khi haøn , moû haøn vaø que

haøn chuyeån ñoäng töø phaûi sang traùi,

que haøn ñi tröôùc, moû haøn theo sau

(hình 3-55). Phöông phaùp naøy coùñaëc tính haàu nhö ngöôïc vôùi haøn

phaûi. Trong quaù trình haøn, ngoïn löûa

khoâng höôùng tröïc tieáp vaøo vuõnghaøn, do ñoù nhieät taäp trung vaøo ñaây

ít hôn, vuõng haøn ít ñöôïc xaùo troän

ñeàu vaø xæ khoù noåi leân hôn. Ngoaøira, ñieàu kieän baûo veä moái haøn khoâng

toát, toác ñoä nguoäi cuûa kim loaïi lôùn, öùng suaát vaø bieán daïng haøn sinh ra lôùn hôn trong phöôngphaùp haøn phaûi. Tuy nhieân, baèng phöông phaùp haøn traùi, ngöôøi thôï haøn deã quan saùt meùp chi

tieát taïo khaû naêng nhaän ñöôïc moái haøn ñeàu, ñeïp. Phöông phaùp naøy thöôøng söû duïng ñeå haøn

caùc chi tieát moûng (döôùi 5mm), hoaëc nhöõng vaät lieäu coù ñoä noùng chaûy thaáp.

5.3.3 Chuaån bò chi tieát haøn:

Tröôùc khi haøn, tuøy theo chieàu daøy cuûa chi tieát coù theå vaùt meùp hoaëc khoâng.

Hình 3- 54 Phöông phaùp haøn phaûi.

Hình 3-55 Phöông phaùp haøn traùi.



Laøm saïch meùp caùc chi tieát haøn veà caû hai phía, chieàu roäng moãi phía khoaûng 10 20mm.

Khi gaù laép neân haøn ñính moät soá ñieåm ñeå giöõ vò trí töông ñoái cuûa caùc chi tieát trongquaù trình haøn. Ñoái vôùi caùc chi tieát haøn moûng, chieàu daøi moái haøn ñính laø 4 5mm vaø caùch

nhau moät khoaûng töø 50 100mm. Ñoái vôùi chi tieát lôùn, daøy thì chieàu daøi moái haøn ñính laø

20 30mm vaø caùch nhau moät khoaûng töø 300 500mm.

5.3.4 Cheá ñoä haøn khí .

Ngoaøi toác ñoä haøn ra, caùc thoâng soá cô baûn cuûa cheá ñoä haøn khí laø: goùc nghieâng cuûamoû haøn, coâng suaát cuûa ngoïn löûa vaø ñöôøng kính que haøn phuï.

1. Goùc nghieâng cuûa moû haøn:

Goùc nghieâng cuûa moû haøn so vôùi beà maët caùc

chi tieát haøn phuï thuoäc chuû yeáu vaøo chieàu daøy vaø

tính chaát nhieät lyù cuûa kim loaïi haøn. Chieàu daøycaøng lôùn, goùc nghieâng phaûi caøng lôùn. Treân hình 3-

56 giôùi thieäu söï phuï thuoäc goùc nghieâng moû haøn

khi haøn theùp C vaø hôïp kim thaáp coù chieàu daøy khaùcnhau.

Goùc nghieâng cuûa moû haøn coù theå thay ñoåi

trong quaù trình haøn. Luùc ñaàu ñeå nung noùng kimloaïi ñöôïc toát vaø hình thaønh moái haøn nhanh, goùc

nghieâng cuûa moû haøn coù trò soá lôùn nhaát ( 80 - 900).Trong quaù trình haøn, goùc nghieâng caàn ñöôïc thay

ñoåi cho phuø hôïp vôùi chieàu daøy vaø tính chaát cuûa

kim loaïi haøn. Luùc gaàn keát thuùc, ñeå moái haøn ñöôïc ñieàn ñaày vaø traùnh söï chaûy kim loaïi, phaûigiaûm goùc nghieâng cuûa moû haøn xuoáng. Luùc ñoù, ngoïn löûa haøn nhö tröôït treân beà maët caùc

chi tieát (hình 3-57).

Hình 3-56 Goùc nghieâng moû haøn khi haøn theùp C vaø hôïp kim thaáp.

Hình 3-57 Vò trí cuûa moû haøn ôû caùc giai ñoaïn khaùc nhau khi haøn theùpcoù chieàu daøy trung bình.a) Nung noùng tröôùc khi haøn. b) Giai ñoaïn haøn. c) Keát thuùc haøn.



2. Coâng suaát ngoïn löûa haøn:

Coâng suaát naøy ñöôïc tính baèng löôïng khí chaùy tieâu hao trong moät giôø. Noù phuï thuoäc

chuû yeáu vaøo chieàu daøy cuûa chi tieát haøn vaø tính chaát nhieät lyù cuûa kim loaïi cô baûn: chieàudaøy caøng lôùn, nhieät ñoä noùng chaûy vaø tính daãn nhieät cuûa kim loaïi cô baûn caøng cao, thì coâng

suaát cuûa ngoïn löûa haøn caøng lôùn vaø ngöôïc laïi. Haøn theùp cacbon vaø theùp hôïp kim thaáp, coâng

suaát

cuûa ngoïn löûa ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm sau ñaây:Ñoái vôùi phöông phaùp haøn phaûi:

22 H C

V = (120 – 150 ) .S, lít / giôø.

Ñoái vôùi phöông phaùp haøn traùi:

22 H C V = (100 – 120 ) .S, lít / giôø.

Trong ñoù S laø chieàu daøy cuûa chi tieát haøn (mm).

Phaûi caên cöù vaøo coâng suaát cuûa ngoïn löûa ñeå choïn soá hieäu ñaàu moû haøn moät caùchthích hôïp.

3. Que haøn phuï Khi haøn caùc chi tieát moûng coù gaáp meùp thì khoâng caàn söû duïng que haøn phu,ï trong

nhöõng tröôøng hôïp khaùc phaûi duøng que haøn phuï ñeå boå sung kim loaïi cho moái haøn .

Que haøn phuï duøng ñeå haøn theùp cacbon vaø hôïp kim thaáp phaûi thoaû maõn caùc yeâu caàu

nhö: coù ñöôøng kính tyû leä vôùi chieàu daøy chi tieát haøn; beà maët phaûi saïch (khoâng gæ, khoângdính daàu môõ, vaø caùc chaát baån khaùc); ít gaây ra hieän töôïng baén toeù kim loaïi loûng ra khoûi

vuõng haøn; khoâng chöùa caùc chaát phi kim vaø deã taïo thaønh caùc boït khí trong kim loaïi moái

haøn. Thoâng thöôøng que haøn phuï coù daïng daây, ñöôøng kính töø 0,3 12mm. Coøn laïi caên cöù

vaøo chieàu daøy ta coù coâng thöùc thöïc nghieäm (haøn theùp coù chieàu daøy töø 12 15mm):Ñoái vôùi phöông phaùp haøn traùi: d = S/2 +1 (mm).

Ñoái vôùi phöông phaùp haøn phaûi: d = S/2 (mm).

Chi tieát coù chieàu daøy hôn 15mm, ñöôøng kính que haøn phuï laáy 6 8mm.

5.3.5 Chuyeån ñoäng cuûa moû haøn vaø que haøn phuï:Phaûi caên cöù vaøo vò trí cuûa moái haøn trong khoâng gian, chieàu daøy cuûa chi tieát haøn,

yeâu caàu veà kích thöôùc cuûa moái haøn ñeå choïn chuyeån ñoäng cuûa moû haøn vaø que haøn cho hôïplyù.

Ñeå thöïc hieän caùc moái haøn saáp baèng phöông phaùp haøn traùi (khoâng vaùt meùp), khi chi

tieát coù chieàu daøy nhoû hôn 3mm hoaëc lôùn hôn moät chuùt thì duøng phöông phaùp haøn phaûi,chuyeån ñoäng thöôøng duøng nhaát cuûa moû haøn vaø que haøn phuï nhö hình 3-58a.



Khi thöïc hieän caùc moái haøn goùc, chuyeån ñoäng cuûa moû haøn vaø que haøn phuï nhö hình

3-58b.Khi caùc chi tieát haøn coù vaùt meùp tì moû haøn naèm saâu trong raõnh haøn (hình 3-58c).

Luùc naøy moû haøn chæ coù chuyeån ñoäng doïc, coøn dao ñoäng ngang laø do que haøn phuï thöïc

hieän.Haøn khí coù naêng suaát thaáp neân ít khi söû duïng ñeå haøn caùc chi tieát coù chieàu daøy lôùn,

neáu caàn thieát thì haøn nhieàu lôùp theo thöù töï nhö hình 3-58d.Nhöõng chi tieát moûng coù uoán meùp, khi haøn khoâng caàn söû duïng que haøn phuï ñeå boå

sung kim loaïi cho noù. Chuyeån ñoäng cuûa moû haøn trong tröôøng hôïp naøy neân thöïc hieän theo

hình xoaén oác hay dao ñoäng hình sin nhö hình 3-58e,g.

5.4 Caét kim loaïi vaø hôïp kim.

5.4.1 Caét kim loaïi baèng ngoïn löûa khí chaùy vôùi oâxy.

a. Thöïc chaát, ñaëc ñieåm vaø öùng duïng:- Caét kim loaïi baèng ngoïn löûa khí chaùy laø quaù trình duøng nhieät löôïng cuûa ngoïn löûa

khí chaùy (C2H2 hoaëc caùc khí cacbua hydro khaùc) vôùi oâxy ñeå nung noùng choã caét ñeán nhieät

ñoä chaùy cuûa kim loaïi, tieáp ñoù duøng luoàng oâxy coù löu löôïng lôùn thoåi baït lôùp oâxyùt kim loaïi

ñaõ noùng chaûy ñeå loä ra phaàn kim loaïi chöa bò oâxy hoaù; lôùp kim loaïi naøy laäp töùc bò chaùy

Hình 3-58 Caùc chuyeån ñoäng cuûa moû haøn vaø que haøn phuï.1. Chuyeån ñoäng cuûa moû haøn. 2. chuyeån ñoäng cuûa que haøn



(oâxy hoaù) taïo thaønh lôùp oâxyùt môùi, roài ñeán löôït lôùp oâxyùt môùi naøy bò noùng chaûy vaø bò luoàng

oâxy caét thoåi ñi. Cöù theá cho ñeán khi moû caét ñi heát ñöôøng caét (hình 3-59).

- Ñaëc ñieåm: thieát bò ñôn giaûn, deã vaän haønh. Coù theå caét ñöôïc kim loaïi coù chieàu daøy

lôùn, naêng suaát cao nhöng chæ coù theå caét ñöôïc kim loaïi naøo thoûa maõn ñieàu kieän caét, vuøng

aûnh höôûng nhieät lôùn neân chi tieát deã bò cong veânh, bieán daïng ñaëc bieät laø chi tieát daøi.- Coâng duïng: Caét baèng ngoïn löûa khí chaùy ñöôïc söû duïng roäng raõi trong ngaønh ñoùng

taøu, cheá taïo toa xe , xaây döïng…ñeå caét theùp taám, phoâi troøn, vaø caùc daïng phoâi khaùc. Phöôngphaùp naøy ngaøy nay ñaõ ñöôïc töï ñoäng hoùa, töø maùy caét töï ñoäng kieåu con ruøa ñeán maùy caét khíñieàu khieån soá hay maùy caét giaøn CNC vôùi nhieàu moû caét cuøng moät luùc, mang laïi naêng suaát

vaø hieäu quaû cao.

b. Ñieàu kieän caét ñöôïc cuûa kim loaïi:Kim loaïi coù theå caét ñöôïc phaûi thoûa maõn caùc

ñieàu kieän sau ñaây:

1. Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa kim loaïi caàn phaûi

cao hôn nhieät ñoä chaùy cuûa noù.2. Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa oâxit kim loaïi phaûi

nhoû hôn nhieät ñoä noùng chaûy cuûa kim loaïi ñoù. Neáuñieàu kieän naøy khoâng thoaû maõn thì oâxit kim loaïi sinh

ra treân beà maët do phaûn öùng chaùy vôùi oâxy seõ khoâng

noùng chaûy vaø khoâng bò thoåi ñi, laøm caûn trôû söï oâxyhoaù lôùp kim loaïi tieáp theo.

3. Nhieät löôïng sinh ra trong phaûn öùng chaùycuûa kim loaïi phaûi ñuû ñeå duy trì quaù trình

caét lieân tuïc . Khi caét theùp gaàn 70% löôïng

nhieät sinh ra laø do phaûn öùng chaùy cuûa kimloaïi vôùi oâxy cung caáp , chæ coù 30% laø do

ngoïn löûa nung noùng .

4. Xæ taïo thaønh khi caét phaûi coù tính chaûy loaõng cao ñeå coù theå deã daøng bò thoåi khoûiraõnh caét.

5. Tính daãn nhieät cuûa kim vaø hôïp kim khoâng ñöôïc cao quaù . Bôûi vì neáu cao quaù

nhieät seõ bò truyeàn nhanh khoûi choã caét laøm cho quaù trình caét khoâng oån ñònh vaø coùtheå bò ngaét baát cöù luùc naøo.

c. Thieát bò caét.

- Moû caét baèng tay: Moû caét coù taùc duïng troän hoãn hôïp khí chaùy vôùi oâxy taïo thaønhngoïn löûa nung noùng vaø daãn luoàng oâxy caét vaøo meùp caét.

Hình 3-59 Sô ñoà quaù trình caét

baèng khí.1. Doøng oâxy caét. 2. OÁng oâxy.3. Hoãn hôïp khí chaùy vôùi oâxy.4. Ngoïn löûa haøn. 5. OÂxít bò thoåiñi do oâxy caét.

23

4

5

1



Sô ñoà nguyeân lyù moû caét kieåu phun (hình 3-60 ):

Khí chaùy theo oáng daãn 6 ñi vaøo buoàng hoãn hôïp 12 qua van ñieàu chænh 9, coøn oâxytheo oáng daãn 5 qua van 4 ñi vaøo buoàng hoãn hôïp. Luoàng oâxy caét thì ñi qua van 3 ñeå ñeán

tröïc tieáp ñaàu caét maø khoâng qua buoàng hoãn hôïp.Vieäc choïn soá hieäu ñaàu caét, aùp löïc oâxy caét vaø ñieàu chænh coâng suaá t ngoïn löûa tuøy

thuoäc vaøo chieàu daøy kim loaïi ñöôïc caét, laøm sao ñaûm baûo quaù trình caét ñaït naêng suaát caonhaát.

- Maùy caét: Maùy theå coù theå coù moät hoaëc nhieàu moû caét vaø goàm caùc heä thoáng ñeå

chuyeån ñoäng vaø höôùng moû caét theo tuyeán caét.

Maùy caét chia ra hai loaïi vaïn naêng vaø chuyeân duøng. Maùy vaïn naêng duøng ñeå caéttheùp taám vaø theùp ñònh hình. Maùy chuyeân duøng duøng ñeå caét nhöõng chi tieát nhaát ñònh nhö

caét oáng, khoeùt loã, vaùt meùp haøn…

Maùy caét töï ñoäng xaùch tay (maùy caét con ruøa):

Ñeå töï ñoäng hoaù quaù trình caét, laøm giaûm nheï lao ñoäng vaø naâng cao hieäu suaá t caétngöôøi ta ñaõ ñöa vaøo söû duïng maùy caét khí töï ñoäng kieåu xaùch tay, nhoû goïn ñeå deã cô ñoängtreân hieän tröôøng.

Hình 3-61 giôùi thieäu maùy caét khí töï

ñoäng xaùch tay cuûa Nhaät. Maùy chuyeånñoäng treân thanh ray ñònh hình nhôø ñoäng cô

moät chieàu coù toác ñoä ñieàu khieån ñöôïc baèng

nuùm xoay. Baùnh daãn höôùng ñaûm baûo maùy

luoân baùm theo ñöôøng ray, coøn baùnh daãnñoäng coù nhieäm vuï truyeàn chuyeån ñoäng töø

ñoäng cô (qua hoäp giaûm toác).Maùy coù khoái löôïng 9,8 kg, ray caét

daøi 1800mm, chieàu daøy caét max: 100mm,toác ñoä caét 100 – 1000 mm/phuùt.

Hình 3-60.

Hình 3-61. Maùy caét IK-12 Hunter.



d. Kyõ thuaät caét. 1. Baét ñaàu caét:- Caét taám daøy, khi baét ñaàu caét moû caét ñeå nghieâng vôùi goùc 5o, coøn trong quaù trình

caét thì ñeå 25o (hình 3-62).- Caét taám moûng (S<50mm) moû caét ñöôïc ñaët vuoâng goùc vôùi chi tieát.- Khi caét phoâi troøn vò trí cuûa moû caét luùc baét ñaàu vaø trong quaù trình caét ñöôïc ñeå nhö

hình 3-63.2. Khoaûng caùch töø nhaân ngoïn löûa ñeán vaät

caét toát nhaát laø 1,5 2,5mm. Khoaûng caùch h töø ñaàu moû

caét ñeán maët kim loaïi khi caét theùp taám coù S<100mm coù

theå tính nhö sau:h = L + 2 mm.

L: chieàu daøi cuûa nhaân ngoïn löûa (mm).

Ñeå giöõ ñöôïc khoaûng caùch naøy khoâng ñoåi trong

khi caét ta coù theå gaù theâm moät caëp baùnh xe. ÔÛ giöõa 2baùnh xe naøy coù moät cô caáu keïp ñaàu caét coù cöõ ñeå ñieàu

chænh khoaûng caùch töø ñaàu moû caét ñeán beà maët chi tieátcaét.

Khi caét baèng ngoïn löûa oâxi – axeâtylen, khoaûng

caùch töø ñaàu caét ñeán beà maët chi tieát ñöôïc xaùc ñònh theo baûng sau:

Chieàu daøy kim loaïi,

mm

3 -10 10 - 25 25 - 50 50-100 100-200 200-300

Khoaûng caùch töø ñaàucaét ñeán chi tieát, mm 2 -3 3 -4 3 –5 4 –6 5 - 8 7 - 10

Khi caét baèng caùc khí chaùy khaùc khoaûng caùch naøy ñöôïc taêng leân 30 – 40%.- Chieàu roäng raõnh caét phuï thuoäc vaøo phöông phaùp caét vaø chieàu daøy kim loaïi. Chieàu

daøy kim loaïi caøng lôùn thì chieàu roäng raõnh caøng lôùn:

Chieàu daøy kimloaïi, mm

5 - 15 15 -30 30 - 60 60 -100 100 - 150

Chieàu roäng raõnh

caét, mm

2 – 2,5 2,5 - 3,0 3,0 – 3,5 3,5 – 4,5 4,5 – 5,5

3. Cheá ñoä caét: coâng suaát ngoïn löûa nung noùng, aùp löïc khí oâxy caét vaø toác ñoä caét.

- Coâng suaát cuûa ngoïn löûa: ñöôïc ñaëc tröng bôûi löôïng khí chaùy tieâu hao trong moät

ñôn vò thôøi gian. Khi caét ca ùc kim loaïi coù chieàu daøy döôùi 300mm thì ngöôøi ta duøng ngoïnlöûa bình thöôøng.

Hình 3-63. Vò trí cuûa moû caétkhi caét theùp troøn.



- Aùp löïc khí oâxi caét: phuï thuoäc vaøo chieàu daøy kim loaïi, kích thöôùc loã thoåi oâxi caét vaø

ñoä tinh khieát cuûa khí oâxi. Khi taêng aùp löïc oâxy caét seõ laøm cho löôïng khí oâxy caét bò tieâu haonhieàu hôn.

Aùp löïc khí oâxy caét phuï thuoäc vaøo chieàu daøy kim loaïi.

Chieàu daøy kim loaïi,mm

5 - 20 20 – 40 40 – 60 60 – 100

Aùp löïc oâxy, atm 3 - 4 4 - 5 5 - 6 7 - 9

Toác ñoä caét (toác ñoä dòch chuyeån cuûa ñaàu caét): caàn phaûi phuø hôïp vôùi toác ñoä chaùy

cuûa kim loaïi. Ñoä oån ñònh vaø chaát löôïng cuûa quaù trình caét phuï thuoäc vaøo toác ñoä caét. Toác ñoä

caét beù laøm cho meùp caét bò chaùy hoûng, coøn neáu toácñoä caét lôùn thì khoâng caét ñöùt ñöôïc chi tieát, nhaát laø ôû

cuoái ñöôøng caét.Toác ñoä caét cuûa moät soá loaïi moû caét thöôøng

duøng khoaûng 75 – 556mm/phuùt.Treân hình 3-64 ñöa ra phöông phaùp choïn

toác ñoä caét hôïp lyù theo hình daïng veát caét.

5.4.2 Caét baèng hoà quang PLASMA khí neùn.

a. Ñaëc ñieåm vaø öùng duïng.

Caét plasma döïa treân ñaëc ñieåm

cuûa hoà quang neùn coù khaû naêng xuyeânsaâu vaøo kim loaïi vaø laøm noùng chaûy noù

theo meùp caét (hình 3-65).

Khi caét baèng hoà quang plasmatröïc tieáp thì döôùi taùc duïng cuûa nhieät ñoä

cao trong hoà quang neùn, khí 2 khi ñi qua

vuøng tích ñieän hoà quang seõ bò ion hoùaraát maïnh, taïo thaønh luoàng plasma laøm

noùng chaûy kim loaïi meùp caét. Hoà quang

1 taïo thaønh giöõa kim loaïi noùng chaûy 4vaø ñieän cöïc volfram khoâng noùng chaûy 5 phaân boá beân trong ñaàu caét 6 (hình 3-65a). Khí taïo

plasma khi caét baèng hoà quang plasma phaûi ñaûm baûo taïo ñöôïc plasma vaø baûo veä ñöôïc ñieäncöïc volfram khoûi bò oâxy hoùa. Coù theå duøng khí Ar, N, hoãn hôïp Ar +N, H 2 vaø khoâng khí.

Ñieåm khaùc caên baûn nhaát so vôùi caét baèng khí laø khi caét baèng plasma kim loaïi meùp

caét ñöôïc nung chaûy bôûi nhieät löôïng cuûa hoà quang plasma coù nhieät ñoä raát cao (5000

Hình 3-65 Sô ñoà nguyeân lyù caét plasma.a) Caét baèng hoà quang plasma tröïc tieáp.b) Caét baèng hoà quang plasma giaùn tieáp.

Hình 3-64 Toác ñoä caét.a) Khoâng ñuû. b) Toái öu. c) Cao.



20000oC), taäp trung, do vaäy coù theå caét ñöôïc taát caû kim loaïi vaø hôïp kim vôùi vuøng aûnh

höôûng nhieät haàu nhö khoâng coù. Tuy nhieân do khaû naêng xuyeân sa âu cuûa hoà quang bò haïn cheáneân chæ duøng caét caùc taám kim loaïi vaø hôïp kim coù chieàu daøy nhoû vaø trung bình. Thöôøng ñeå

caét theùp khoâng gæ, nhoâm, manheâ, titan, gang vaø ñoàng.

Caét baèng hoà quang plasma giaùn tieáp thì vaät caét khoâng tham gia vaøo maïch taïo hoàquang. Khí taïo plasma chuû yeáu duøng Ar vaø hoãn hôïp Ar+N. Thöôøng duøng ñeå caét taám kim

loaïi coù chieàu daøy beù vaø vaät lieäu phi kim loaïi.b. Thieát bò caét plasma.Goàm nguoàn caét 1, maùy neùn khí 2, boä phaän loïc vaø ñieàu chænh aùp löïc khí neùn 3 vaø tay

caét 4 (hình 3-66). Maùy neùn khí yeâu caàu phaûi coù löu löôïng toái thieåu 165 lít/phuùt, aùp löïc khí

neùn toái thieåu phaûi ñaït 4atm. Boä phaän loïc vaø ñieàu chænh aùp löïc khí neùn coù taùc duïng ngaênchaën buïi, hôi nöôùc ñi vaøo moû caét laøm hoûng ñieän cöïc volfram, ñoàng thôøi duøng ñeå ñieàu

chænh aùp löïc khí neùn ñi vaøo nguoàn caét. Tay caét coù 2 loaïi: loaïi cong duøng cho caét baèng tay

(hình 3-67) vaø loaïi thaúng duøng ñeå laép treân maùy khi caét töï ñoäng.

c. Kyõ thuaät caét.

Hình 3-66. Sô ñoà heä thoáng thieát bò caét hoà quang plasma khí neùn.

Hình 3-67. Moû caét plasma baèng tay.



1. Caét tieáp xuùc baèng tay: Khi caét caùc taám coù chieàu daøy < 9 12mm coù theå cho

ñieän cöïc tieáp xuùc vôùi beà maët vaät caét (hình 3-67).

Trình töï thao taùc nhö sau:- AÁn coâng taéc ôû tay caét, hoà quang daãn ñöôïc taïo ra sau 1,5 giaây.

- Ñöa ñaàu caét laïi gaàn vò trí caét, vôùi khoaûng caùch 1 3mm, hoà quang plasma seõ hình

thaønh.

- Cho ñaàu caét tieáp xuùc vôùi beà maët vaät caét, dòch chuyeån tay caét theo ñöôøng caét ñaõvaïch tröôùc.

- Ñeán cuoái ñöôøng caét, nhaác tay caét leân 1 3 mm, caét ñöùt haún taám kim loaïi caàn caét.

- Hoà quang plasma ngaét.

2. Caét khoâng tieáp xuùc baèng tay.Söû duïng khi caét taám caét coù chieàu daøy trung bình (> 9mm). Trình töï thao taùc nhö sau:

(hình 3-69)

- AÁn coâng taéc ôû tay caét, hoà quang daãn ñöôïc taïo ra sau 1,5 giaây.

- Ñöa ñaàu caét laïi gaàn vò trí caét caùch beà maët vaät caét 2 4 mm, hoà quang plasma seõ

hình thaønh.

Hình 3-68.Sô ñoà caét tieáp xuùc baèng tay.

Hình 3-69. Sô ñoà caét khoâng tieáp xuùc baèng tay.



- Giöõ khoaûng caùch giöõa ñaàu caét vaø beà maët vaät caét trong khoaûng 2 4 mm, di chuyeån

ñaàu caét ñeå caét.- Ñeán cuoái ñöôøng caét cho toác ñoä chaäm laïi moät chuùt ñeå caét rôøi phaàn cuoái ñöôøng caét.

- Hoà quang plasma ngaét.

Toác ñoä caét töø 60 120 cm/phuùt (theùp C thaáp, theùp khoâng gæ daøy 3,2 6mm).



Chöông 6

ÖÙNG SUAÁT, BIEÁN DAÏNG VAØ KHUYEÁT TAÄT KHI HAØN6.1 ÖÙng suaát vaø bieán daïng khi haøn.

Bieán daïng vaø öùng suaát haøn xuaát hieän vaø toàn taïi trong keát caáu haøn laø do baûn thaânquaù trình haøn gaây ra. Chuùng coù aûnh höôûng lôùn ñeán khaû naêng laøm vieäc vaø chaát löôïng cuûa

saûn phaåm. Cô cheá xuaát hieän chuùng khoâng chæ do quaù trình coâng ngheä haøn maø coøn do caûñaëc ñieåm cuûa keát caáu. Do vaäy phaûi xaùc ñònh nhöõng nguyeân nhaân vaø haïn cheá chuùng.

- Nung noùng khoâng ñoàng ñeàu kim loaïi ôû vaät haøn.

- Ñoä co ngoùt cuûa kim loaïi noùng chaûy ôû moái haøn sau khi keát tinh.

- Söï thay ñoåi toå chöùc cuûa vuøng kim loaïi laân caän moái haøn.

Nung noùng khoâng ñoàng ñeàu kim loaïi vaät haøn laøm cho nhöõng vuøng ôû xa nguoàn nhieätkhoâng hoaëc raát ít bò bieán daïng nhieät, chuùng seõ caûn trôû söï bieán daïng ôû vuøng laân caän moáihaøn. Do vaäy seõ xuaát hieän öùng suaát trong moái haøn vaø vuøng laân caän noù.

Kim loaïi loûng ôû moái haøn bò giaûm theå tích do keát quaû ñoâng ñaëc töông töï vaät ñuùc, taïoöùng suaát dö.

Nhöõng thay ñoåi toå chöùc kim loaïi ôûvuøng laân caän moái haøn taïo thaønh noäi öùngsuaát.

Ví duï khi haøn moái haøn giaùp moái coùvaùt meùp (chöõ V,U) do kim loaïi noùng chaûytaäp trung nhieàu ôû phía vaùt meùp, neân khikeát tinh sinh ra bieán daïng goùc (hình 3-70).

Khi ñoâng ñaëc, moái haøn xuaát hieäncaùc höôùng ñoâng ñaëc sau: Theo phöôngngang x-x; theo phöông doïc y-y; theo

phöông thaúng goùc z-z vaø bieán daïng goùc .Ñoái vôùi söï co ngoùt theo phöông x-x,

söï giaõn nôû nhieät cuûa kim loaïi cô sôû laønguyeân nhaân chính (90- 95%) chæ coønkhoaûng 5-10% laø do söï co ngoùt khi ñoâng ñaëc cuûa que haøn.

Söï co ngoùt doïc y-y töông ñoái nheï khoaûng 0,1 –0,3 mm/m chieàu daøi moái haøn, nhöngöùng suaát sinh ra theo phöông naøy laïi lôùn.

Söï co ngoùt theo phöông z-z khoâng thaáy roõ.Söï co ngoùt goùc hoaëc söï bieán daïng goùc phuï thuoäc vaøo daïng moái haøn, phöông phaùp

coâng ngheä, chieàu daøy vaät haøn.

6.2 Caùc daïng khuyeát taät haøn.1. Nöùt. Nöùt laø moät trong nhöõng khuyeát taät nghieâm troïng nhaát cuûa lieân keát haøn.

Hình 3-70 Bieán daïng goùc moái haøn vaùt

meùp chöõ V do öùng suaát co ngoùt.



Coù theå xuaát hieän treân beà maët moái haøn, trong moái haøn vaø ôû vuøng aûnh höôûng nhieät. Goàm coùnöùt noùng (nöùt >1000oC) vaø nöùt nguoäi (nöùt <1000oC). Daïng veát nöùt nhö nöùt doïc. nöùt ngang,

nöùt vuøng gaây vaø keát thuùc hoà quang. Nguyeân nhaân do duøng vaät lieäu haøn chöa ñuùng, toàn taïisöùc caêng lôùn trong lieân keát haøn, toác ñoä nguoäi cao,boá trí caùc lôùp haøn chöa hôïp lyù…

2. Roã khí.

Roã khí sinh ra do hieän töôïng khí trong kimloaïi loûng cuûa moái haøn khoâng kòp thoaùt ra ngoaøikhi kim loaïi vuõng haøn ñoâng ñaëc. Roã khí sinh rabeân trong hoaëc beà maët moái haøn. Nguyeân nhaân:

vaät lieäu haøn bò aåm, toác ñoä haøn quaù cao, chieàu daøicoät hoà quang lôùn…

3. Khoâng ngaáu.

Haøn khoâng ngaáu laø loaïi khuyeát taät nghieâmtroïng trong lieân keát haøn. Thöôøng sinh ra ôû goùc

moái haøn, meùp haøn hoaëc giöõa caùc lôùp haøn (hình 3-71).

Nguyeân nhaân: meùp haøn chuaån bò chöa hôïplyù, goùc vaùt quaù nhoû, doøng ñieän haøn quaù nhoû,hoaëctoác ñoä haøn quaù nhanh, chieàu daøi coät hoà quang quaùlôùn…

4. Laãn xæ.

Xæ haøn vaø taïp chaát coù theå naèm trong moái haøn,naèm treân beà maët moái haøn, choã giaùp ranh giöõa kim loaïimoái haøn vaø phaàn kim loaïi cô baûn hoaëc giöõa caùc löôït haøn.

Nguyeân nhaân: doøng ñieän haøn quaù nhoû,meùp haønchöa laøm saïch, haøn ñính, haøn nhieàu lôùp chöa goõ saïch xæ,toác ñoä haøn quaù lôùn, laøm nguoäi moái haøn quaù nhanh…

5. Leïm chaân vaø chaûy loang.

- Leïm chaân laø phaàn bò leïm (loõm, khuyeát) thaønhraõnh doïc theo ranh giôùi giöõa kim loaïi cô baûn vaø kim loaïiñaép ( hình 3-72).

- Chaûy loang laø hieän töôïng kim loaïi chaûy loangtreân beà maët cuûa lieân keát haøn.

6. Caùc phöông phaùp kieåm tra: baèng caùc phöôngphaùp khoâng phaù huûy (maét thöôøng, dung dòch chæ thò maøu,baèng töø tính, baèng tia rônghen vaø , sieâu aâm) vaø kieåm trabaèng caùc phöông phaùp phaù huûy.

Hình 3-71. Haøn khoâng ngaáu.a) Moái haøn giaùp moái. b) Moái

haøn goùc. c) Moái haøn nhieàu lôùp.

Hình3-72Leïmchaânvaøchaûyloang.



MUÏC LUÏCLôøi noùi ñaàu ........................................................................................................................ 2

PHAÀN I: COÂNG NGHEÄ ÑUÙC................................................................... 3

Chöông 1: KHAÙI NIEÄM VEÀ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT ÑUÙC ........ ........ ........ ........ ........ 3 1.1. Phaân loaïi caùc phöông phaùp ñuùc ................................................................................ 41.2. Söï keát tinh cuûa kim loaïi vaät ñuùc trong khuoân. ......................................................... 6

1.3. Toå chöùc kim loaïi vaät ñuùc .......................................................................................... 81.4. Quaù trình saûn xuaát ñuùc baèng khuoân caùt ................................................................. 101.5. Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng ñeán chaát löôïng vaät ñuùc................................................ 11

Chöông 2: NGUYEÂN LYÙ THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU VAÄT ÑUÙC (tham khaûo) .................. 132.1. Khaùi nieäm. ............................................................................................................... 132.2. Nguyeân taéc thieát keá keát caáu vaät ñuùc ...................................................................... 14

Chöông 3: THIEÁT KEÁ ÑUÙC .......................................................................................... 20 3.1. Thaønh laäp baûn veõ ñuùc..............................................................................................20 3.2. Thieát keá maãu vaø hoäp loõi.......................................................................................... 303.3.Thieát keá heä thoáng roùt vaø ñaäu hôi, ñaäu ngoùt ............................................................ 33

Chöông 4: COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO KHUOÂN VAØ LOÕI ................................................42

4.1. Vaät lieäu laøm khuoân vaø loõi. ...................................................................................... 424.2. Cheá taïo khuoân vaø loõi baèng tay............................................................................... 454.3. Cheá taïo khuoân vaø loõi baèng maùy. ........................................................................... 494.4. Saáy khuoân, loõi, laép khuoân vaø roùt kim loaïi vaøo khuoân. ......................................... 54

Chöông 5: ÑUÙC CAÙC HÔÏP KIM................................................................................... 55

5.1. Tính ñuùc cuûa hôïp kim ............................................................................................. 555.2. Ñuùc gang .................................................................................................................. 605.3. Ñuùc hôïp kim maøu .................................................................................................... 68Chöông 6: ÑUÙC ÑAËC BIEÄT .......................................................................................... 696.1. Ñuùc trong khuoân kim loaïi ....................................................................................... 696.2. Ñuùc döôùi aùp löïc........................................................................................................ 806.3. Ñuùc ly taâm ............................................................................................................... 876.4. Ñuùc lieân tuïc.............................................................................................................. 906.5. Ñuùc trong khuoân voû moûng....................................................................................... 926.6. Ñuùc trong khuoân maãu chaûy ..................................................................................... 93

Chöông 7: DÔÕ KHUOÂN, PHAÙ LOÕI, LAØM SAÏCH VAØ KHUYEÁT TAÄT VAÄT ÑUÙC ....... 967.1. Dôõ khuoân, phaù loõi, laøm saïch vaät ñuùc...................................................................... 967.2. Khuyeát taät vaät ñuùc ................................................................................................... 967.3. Kieåm tra, söûa chöõa khuyeát taät vaät ñuùc .................................................................100



PHAÀN II: GIA COÂNG KIM LOAÏI BAÈNG AÙP LÖÏC.......................... 101

Chöông 1: KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ GIA COÂNG KIM LOAÏI BAÈNG AÙP LÖÏC ........ 1011.1. Khaùi nieäm, ñaëc ñieåm, phaân loaïi ...........................................................................1011.2. Bieán daïng deûo cuûa kim loaïi ..................................................................................1041.3. Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng ñeán tính deûo vaø bieán daïng deûo cuûa kim loaïi ...........1081.4. AÛnh höôûng cuûa bieán daïng deûo ñeán toå chöùc vaø tính chaát cuûa kim loaïi ...............1161.5. Caùc ñònh luaät cô baûn aùp duïng khi gia coâng kim loaïi baèng aùp löïc .......................118

Chöông 2: NUNG NOÙNG KIM LOAÏI ÑEÅ GIA COÂNG AÙP LÖÏC ..........................1212.1. Muïc ñích cuûa nung noùng kim loaïi ........................................................................1212.2. Nhöõng hieän töôïng xaûy ra khi nung ......................................................................1212.3. Cheá ñoä nung ...........................................................................................................1232.4. Thieát bò nung ..........................................................................................................126

Chöông 3: CAÙN VAØ KEÙO KIM LOAÏI .....................................................................1293.1. Caùn kim loaïi ..........................................................................................................1293.2. Keùo daây ..................................................................................................................134

Chöông 4: REØN TÖÏ DO VAØ REØN KHUOÂN .............................................................1384.1. Khaùi nieäm, phaân loaïi .............................................................................................1384.2. Reøn töï do ................................................................................................................1464.3. Reøn khuoân ..............................................................................................................159

Chöông 5: DAÄP TAÁM .................................................................................................1745.1. Khaùi nieäm, ñaëc ñieåm .............................................................................................1745.2. Thieát bò daäp taám ....................................................................................................1745.3. Caùc nguyeân coâng caét phoâi.....................................................................................1765.4. Caùc nguyeân coâng taïo hình ....................................................................................182

PHAÀN III: COÂNG NGHEÄ HAØN ........................................................... 193

Chöông 1: CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN VEÀ COÂNG NGHEÄ HAØN .......................1931.1. Thöïc chaát, ñaëc ñieåm, phaân loaïi ............................................................................1931.2. Quaù trình luyeän kim vaø toå chöùc kim loaïi cuûa moái haøn ........................................1951.3. Tính haøn cuûa hôïp kim............................................................................................199

Chöông 2: HAØN HOÀ QUANG TAY ..........................................................................2022.1. Khaùi nieäm ..............................................................................................................2022.2. Hoà quang haøn .........................................................................................................202

2.3. Phaân loaïi caùc phöông phaùp haøn ............................................................................2062.4. Thieát bò haøn ............................................................................................................2082.5. Vaät lieäu haøn hoà quang tay .....................................................................................2122.6. Coâng ngheä haøn hoà quang tay ................................................................................215

Chöông 3: HAØN TÖÏ ÑOÄNG VAØ BAÙN TÖÏ ÑOÄNG ...................................................2233.1. Khaùi nieäm ..............................................................................................................223



TAØI LIEÄU THAM KHAÛO

[1] Hoaøng Tuøng Pham Baù Noâng

cnghekimloai_5479

Documents