Giáo Trình Công Nghệ Kim Loại-SPKT

NGUYEÃN TAÙC AÙNH
GIAÙO TRÌNH
COÂNG NGHEÄ KIM LOAÏI
Hieäu ñính: PGS.TS. Hoaøng Troïng Baù
ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP. HOÀ CHÍ MINH
NAÊM 2004
(LÖU HAØNH NOÄI BOÄ)

LÔØI NOÙI ÑAÀU
Ñeå ñaùp öùng tình hình chuyeån bieán môùi trong coâng taùc ñaøo taïo -
Ñaøo taïo theo höôùng coâng ngheä, phaùt huy tính tích cöïc cuûa ngöôøi hoïc vaø
taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho giaùo vieân giaûng daïy baèng caùc phöông tieän daïy
hoïc…Giaùo trình COÂNG NGHEÄ KIM LOAÏI ñöôïc bieân soaïn laïi cô baûn döïa
treân giaùo trình CHEÁ TAÏO PHOÂI cuûa Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø noäi vaø coù boå
sung 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 moân
hoïc ñaõ ñöôïc duyeät, aùp duïng cho khoái ngaønh kyõ thuaät: cô khí maùy, cô khí
oâtoâ, thieát keá maùy…taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc giaûng daïy vaø töï ñoïc cuûa
sinh vieân.
Vì trình ñoä coù haïn neân cuoán giaùo trình chaéc coù thieáu soùt. Chuùng toâi
mong söï ñoùng goùp yù kieán cuûa ñoàng nghieäp vaø sinh vieân ñeå laàn taùi baûn sau
coù 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
Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn
Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh

3
PHAÀN I
COÂNG NGHEÄ ÑUÙC
Chöông 1
KHAÙI NIEÄM VEÀ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT ÑUÙC
1.1 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 coù
hình daïng, kích thöôùc ñònh saün . Sau khi kim loaïi ñoâng ñaëc, ta thu ñöôïc saûn phaåm töông
öùng vôùi loøng khuoân. Saûn phaåm ñoù goïi laø vaät ñuùc. Neáu ñem vaät ñuùc gia coâng tieáp theo nhö
gia 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 phaåm
coù ñaëc tính khaùc nhau, nhöng caên cöù vaøo thöïc chaát chung, saûn xuaát ñuùc coù caùc ñaëc tính
sau:
- 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 caùc
phöông 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, kích
thöôùc 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 cheá
sau:
- 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 caøng
ñöôïc naâng cao cuøng vôùi nhöõng keát quaû nghieân cöùu vaø söï hieän ñaïi hoaù quaù trình saûn xuaát

4
ñuùc. Nhöõng saûn phaåm ñuùc raát ña daïng nhö thaân maùy coâng cuï, caùc voû hoäp giaûm toác, voû
ñoäng cô ñieän, voû maùy phaùt ñieän, caùc loaïi giaù ñôõ vaø nhieàu loaïi chi tieát maùy quan troïng
khaùc 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, phöông
phaùp 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 moät
laàn (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 caáu
phöùc taïp, khoái löôïng lôùn.
b.Ñuùc ñaëc bieät: Ngoaøi khuoân caùt, caùc daïng ñuùc trong khuoân ñuùc (kim loaïi, voû
moûng…) ñöôïc goäp chung laø ñuùc ñaëc bieät.
Ñuùc ñaëc bieät cho saûn phaåm chaát löôïng cao hôn, ñoä chính xaùc, ñoä boùng cao hôn vaät
ñuùc 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 taïo
khuoân vaø lónh vöïc söû duïng cuûa chuùng.
Daïng
ñuùc
(1)
Phöông
phaùp laøm
khuoân
(2)
Ñaëc tröng
phaân loaïi
(3)
Daïng saûn xuaát vaø ñaëc tính
cuûa vaät ñuùc
(4)
Lónh vöïc söû duïng
(5)
Ñuùc
trong
khuoân
caùt
Laøm khuoân
baèng tay
Maãu goã -saûn xuaát ñôn chieác,haøng
loaït nhoû, vaät ñuùc hình daïng
baát kyø
Duøng trong caùc tröôøng
hôïp thoâng thöôøng,
khoâng ñoøi hoûi chaát
löôïng cao
Maãu kim
loaïi
Saûn xuaát haøng loaït, vaät ñuùc
nhoû vaø trung bình, khoâng
quaù phöùc taïp
Duøng khi caàn naâng
cao ñoä chính xaùc.
Thôøi gian söû duïng maãu
töông ñoái lôùn
Laøm
khuoân
trong hoøm
khuoân
Vaät ñuùc nhoû vaø trung bình
hình daïng tuøy yù
Duøng trong tröôøng hôïp
coù nhieàu hoøm khuoân.
Tieát kieäm neàn xöôûng,
Saáy khuoân ñöôïc trong
loø saáy.
Laøm
khuoân treân
neàn xöôûng
Saûn xuaát ñôn chieác,haøng
loaït nhoû. Vaät ñuùc lôùn, hình
daïng baát kyø
Duøng khi thieáu hoøm
khuoân lôùn, khuoân töôi
hoaëc chæ saáy beà maët.
Söû duïng khi ñuùc gang.

5
Ñuùc
trong
khuoân
caùt
Laøm khuoân
baèng maùy
Laøm
khuoân treân
maùy eùp vaø
maùy daèn
Saûn xuaát haøng loaït trung
bình, haøng loaït lôùn.Vaät ñuùc
nhoû, ñôn giaûn
Duøng khi yeâu caàu
naêng suaát cao. Hoøm
khuoân khoâng cao quaù
200mm
Laøm
khuoân treân
maùy thoåi
caùt.
Hìng daïng baát kyø, coù kích
thöôùc lôùn vaø trung bình.
Saûn xuaát haøng loaït nhoû vaø
trung bình
Duøng khi ñuùc caùc vaät
ñuùc coù chieàu cao, kích
thöôùc ngang lôùn. Hoøm
khuoân lôùn
Ñuùc
ñaëc
bieät
Khuoân kim
loaïi
Ñieàn ñaày
kim loaïi
loûng baèng
roùt töï do
Saûn xuaát haøng loaït lôùn. Vaät
ñuùc nhoû, trung bình. Caáu taïo
ñôn giaûn
Duøng ñuùc caùc kim loaïi
khaùc nhau caàn cô tính
cao. Haïn cheá ñuùc gang
xaùm
Ñieàn ñaày
kim loaïi
loûng döôùi
aùp löïc
Saûn xuaát haøng loaït lôùn,haøng
khoái, vaät ñuùc nhoû ñôn giaûn.
Ñuùc vaät coù yeâu caàu
chaát löôïng cao . Thích
hôïp chæ vôùi hôïp kim
ñuùc coù nhieät ñoä noùng
chaûy thaáp.
Ñuùc
ñaëc
bieät
Khuoân ñuùc
li taâm
Khuoân kim
loaïi, truïc
quay thaúng
ñöùng
Saûn xuaát haøng loaït. Vaät ñuùc
troøn xoay, roãng
Duøng ñuùc caùc hôïp kim
khaùc nhau.Ñöôøng kính
vaät ñuùc lôùn, chieàu cao
khoâng lôùn laém
Khuoân caùt
ñaët treân
giaù quay
truïc thaúng
ñöùng
Saûn xuaát haøng loaït nhoû vaø
trung bình.Vaät ñuùc coù daïng
baát kyø nhoû.
vaät ñuùc khoâng lôùn.
Khuoân kim
loaïi truïc
quay naèm
ngang
daïng coâng
soân.
troøn xoay,roãng
ít thieân tích. Yeâu caàu
chaát löôïng cao. Chieàu
daøi vaät ñuùc nhoû
Khuoân kim
loaïi hai
nöûa, truïc
quay naèm
ngang
Saûn xuaát haøng loaït, vaät ñuùc
troøn xoay,roãng; Vaät ñuùc coù
maët ngoaøi khoâng troøn xoay
Duøng cheá taïo caùc loaïi
oáng baèng caùc hôïp kim
Coù ñöôøng kính nhoû
chieàu daøi lôùn.

6
Khuoân ñuùc
li taâm
Khuoân
kim loaïi
coù loùt hoãn
hôïp caùt
beân trong
khuoân
lieàn truïc
quay naèm
ngang
Saûn xuaát haøng loaït, trung
bình vaät ñuùc coù tieát dieän
khoâng ñeàu
Duøng ñuùc caùc vaät ñuùc
baèng gang xaùm, coù gia
coâng maët ngoaøi.
Ñuùc lieân tuïc Khuoân
ñuùc coù
daïng bình
keát tinh
coù laøm
nguoäi
tuaàn
hoaøn.
laø thoûi hoaëc oáng coù tieát dieän
khoâng ñoåi treân chieàu daøi, ñoä
daøi lôùn.
Duøng trong tröôøng hôïp
cheá taïo thoûi hay oáng,
yeâu caàu maët ngoaøi vaø
maët trong cuûa oáng coù
chaát löôïng cao khoâng
caàn gia coâng
Ñuùc chính
xaùc
Maãu kim
loaïi,voû
khuoân ñaëc
bieät coù
chieàu daøy
nhoû
Duøng trong saûn xuaát haøng
loaït, vaät ñuùc nhoû vaø trung
bình
Cheá taïo vaät ñuùc coù
chaát löôïng cao, kim
loaïi quùi, löôïng dö gia
coâng nhoû.
Maãu baèng
vaät lieäu
deã chaûy,
khuoân caùt
ñaëc bieät
khoâng coù
maët phaân
khuoân
Daïng saûn xuaát haøng loaït
trung bình trôû leân. Vaät ñuùc
nho,û phöùc taïp.
Duøng cheá taïo vaät ñuùc
chính xaùc cao, khoâng
phaûi gia coâng cô hoaëc
gia coâng vôùi löôïng dö
nho,û vaät ñuùc baèng kim
loaïi, 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 loûng vaøo loøng khuoân. Thôøi gian ñieàn ñaày tính töø khi
baét ñaàu roùt ñeán thôøi ñieåm kim loaïi loûng ñieàn ñaày heä thoáng roùt vaø ñaäu ngoùt. Thoâng thöôøng
thôøi gian roùt phaûi ñaûm baûo sao cho kim loaïi ñieàn ñaày nhanh, neân giai ñoaïn naøy chöa coù söï

7
haï nhieät ñaùng keå.
b.Giai ñoaïn haï nhieät ñoä töø to
roùt ñeán nhieät ñoä ñieåm loûng. Kim loaïi loûng trong loøng
khuoân tieáp xuùc vôùi thaønh khuoân seõ truyeàn nhieät vaøo vaät lieäu khuoân vôùi toác ñoä khaùc nhau
phuï thuoäc vaøo tính chaát lyù nhieät cuûa khuoân vaø löôïng taäp trung kim loaïi töøng vuøng . Vì ôû
ñaùy loøng khuoân bao giôø cuõng ñöôïc ñieàn ñaày tröôùc neân ôû ñoù seõ baét ñaàu keát tinh tröôùc, sau
ñoù 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 leân
vaø 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 khoaûng
keát 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 truyeàn
nhieät cuûa kim loaïi loûng giaûm daàn töø ngoaøi vaøo trong . Khi haï nhieät ñoä xuoáng ñeát to
keát tinh
seõ baét ñaàu hình thaønh töøng lôùp tinh theå. Giaû söû ôû thôøi ñieåm 1, öùng vôùi ñöôøng cong bieåu
dieãn 1 ñaõ taïo lôùp ñoâng ñaëc 1.Tieáp ñeán thôøi ñieåm 2 öùng vôùi ñöôøng cong bieåu dieãn 2 seõ coù
lôùp ñoâng ñaëc 2 . Tieáp tuïc nhö vaäy seõ ñeán moät thôøi ñieåm ñöôøng cong bieåu dieãn tröôøng
nhieät naèm ngang, nghóa laø noù ñaõ haï thaáp baèng hoaëc döôùi to
keát tinh thì vaät ñuùc ñoâng ñaëc
hoaøn toaøn.
+ Ñoâng ñaëc theå tích : nhöõng hôïp kim coù khoaûng nhieät ñoä keát tinh lôùn thöôøng xaûy ra
ñoâng ñaëc theå tích. Taát nhieân cuõng do ñoä truyeàn nhieät giaûm daàn töø ngoaøi thaønh khuoân vaøo
trong, 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 qua
caû 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
21
a1 1 2
1
to
kt
1 2
b)
t loûng
t ñaëc

8
ñieåm loûng, neân caû moät khoaûng lôùn seõ goàm tinh theå keát tinh (pha ñaëc) vaø chöa keát tinh (pha
loûng).
Vieäc keát tinh theo lôùp hay theå tích roõ raøng seõ aûnh höôûng ñeán söï hình thaønh toå chöùc cuûa vaät
ñuùc sau khi ñoâng ñaëc hoaøn toaøn.
d.Giai ñoaïn nguoäi trong khuoân :Keát thuùc giai ñoaïn treân, kim loaïi ñaõ hoaøn toaøn
ñoâng ñaëc. Töø nhieät ñoä ñieåm ñaëc trôû xuoáng nhieät ñoä öùng vôùi thôøi ñieåm laáy vaät ñuùc ra khoûi
khuoân, 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 cuõng
phuï thuoäc vaøo keát caáu vaät ñuùc.
Phaàn thaønh moûng, thaønh daøy hoaëc vuøng taäp trung kim loaïi lôùn, toác ñoä chuyeån bieán
seõ khaùc nhau.
e.Giai ñoaïn nguoäi ngoaøi khuoân : Tuyø thuoäc vaøo coâng ngheä ñuùc ñaõ qui ñònh thôøi
gian laáy vaät ñuùc ra khoûi khuoân maø xaùc ñònh thôøi ñieåm baét ñaàu nguoäi ngoaøi khuoân, Noùi
chung, khi vaät ñuùc ñaõ ra khoûi khuoân seõ coù toác ñoä nguoäi nhanh hôn. Vaät ñuùc qui ñònh laáy ra
sôùm, ngöôøi ta thöôøng cho vaøo loø uû hoaëc buoàng uû ñeå haïn cheá bôùt toác ñoä nguoäi traùnh gaây ra
öùng 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 loaïi
boû 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 nhaát
ñònh cuõng seõ khaùc nhau bôûi vì toå chöùc ñoù phuï thuoäc vaøo khaù nhieàu yeáu toá : Keát caáu vaät
ñuùc, phöông phaùp ñuùc, coâng ngheä ñuùc. Vì theá khoù coù theå tìm ra moät qui luaät chung. Moät
caùch toång quaùt, ngöôøi ta xeùt toå chöùc kim loaïi vaät ñuùc vôùi ñieàu kieän nguoäi bình thöôøng treân
moät thoûi ñuùc vôùi hai maët caét : doïc vaø ngang (hình 1-2).
Xeùt töø ngoaøi vaøo trong
thöôøng coù ba vuøng phaân bieät.
- Voû ngoaøi cuøng 1 coù lôùp haït
kim loaïi nhoû, ñaúng truïc. Do kim loaïi
loûng tieáp xuùc vôùi thaønh khuoân ñuùc
nguoäi hôn neân taïi ñaây ñoä truyeàn
nhieät lôùn. Maët khaùc vuøng keà thaønh
khuoân coù nhieàu taâm maàm saün coù,
toác ñoä hình thaønh taâm maàm lôùn hôn
nhieàu so vôùi toác ñoä phaùt trieån maàm
vì theá taïo neân haït nhoû, mòn. Lôùp voû
naøy daøy hay moûng tuyø thuoäc löôïng
tích nhieät cuûa voû khuoân ñuùc. Lôùp voû
bao giôø cuõng beàn vaø cöùng.
- Vuøng 2 tieáp sau coù söï keát
tinh phaàn lôùn ôû caùc taâm maàm töï sinh
vaø vaãn chòu aûnh höôûng lôùn cuûa
4
1
2
3 Hình 1-2 Caáu taïo kim
loaïi ñuùc
1- Haït mòn.
2- Haït hình truï
3- Haït troøn lôùn
4- Loõm co
b)
a)

9
höôùng taûn nhieät vuoâng goùc vôùi thaønh khuoân neân tinh theå kim loaïi coù daïng hình truï phaùt
trieån theo höôùng ngöôïc laïi cuûa vectô taûn nhieät.
Neáu thaønh vaät ñuùc khoâng lôùn laém (tieát dieän ngang nhoû), toác ñoä taûn nhieät lôùn, caùc
haït 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 ñaõ
daøy löôïng tích nhieät cuûa khuoân ñaõ giaûm nhieàu, phaàn kim loaïi loûng coøn laïi seõ taïo ra haït to
hôn 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 coù
nhieät ñoä noùng chaûy thaáp. Ñeå traùnh loõm co, trong khuoân ñuùc phaûi thieát keá ñaäu ngoùt boå
sung.
Roã co cuõng hình thaønh do kim loaïi co theå tích khi keát tinh, nhöng chuùng phaân boá ôû
phía 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 ñoä
nguoäi ôû vuøng naøy nhoû hôn xung quanh, neân khi kim loaïi co khoâng ñöôïc boå sung theâm. Neáu
loã 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 laøm
giaûm ñoä deûo.
Ñeå haïn cheá roã co, ñieàu caàn thieát laø thieát keá keát caáu ñuùc hôïp lyù ñeå quaù trình keát tinh
luoân 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 duïng
leân vaät lieäu khuoân, trong quaù trình kim loaïi vaät ñuùc keát tinh khoâng thoaùt ra ñöôïc vaø taïo ra
nhöõng boït khí khi caân baèng daïng caàu löu laïi trong vaät ñuùc. Beà maët loã hoãng roã khí nhaün vaø
bò 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 khoâng
ñeàu 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.

10
1.4 Quaù trình saûn xuaát ñuùc baèng khuoân caùt vaø caùc boä phaän cô baûn cuûa
moät 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 choát
ñònh 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 laøm
khuoân, laép raùp khuoân ñeå tieán haønh roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân kòp thôøi.
Hoãn hôïp
laøm
khuoân
Hoäp loõi
Hoãn hôïp
laøm loõiMaãu ñuùc Loø ñuùc
Nhieân
lieäu
Nguyeân lieäu
kim loaïi
Laøm
khuoân
Saáy
khuoân
Roùt khuoân
Bieán tính
Naáu kim
loaïi
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.

11
- Sau khi kim loaïi ñoâng ñaëc, vaät ñuùc ñöôïc hình thaønh trong khuoân, tieán haønh phaù
khuoân, 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 ñuùc
Chaát 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 löôïng
khaùc nhau. Vì theá khi ñaùnh giaù ñuùng tính ñuùc cuûa hôïp kim chuùng ta seõ coù bieän phaùp coâng
ngheä 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

12
Quaù trình keát tinh kim loaïi vaät ñuùc xaûy ra khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo loaïi khuoân ñuùc
vaø phöông phaùp ñuùc.
- Khuoân caùt coù ñoä daãn nhieät thaáp neân kim loaïi nguoäi chaäm taïo ra haït tinh theå cuûa
vaät 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 ra
noäi 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 ñuùc
khaùc nhau. Phöông phaùp laøm khuoân baèng tay hay baèng maùy seõ cho ta chaát löôïng vaät ñuùc
khaùc nhau. Laøm baèng maùy dó nhieân seõ coù chaát löôïng ñoàng ñeàu, chính xaùc hôn laøm baèng
tay. Cuøng moät loaïi khuoân kim loaïi, nhöng phöông phaùp ñieàn ñaày baèng roùt töï do taïo ra chaát
löôïng 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 töøng
loaïi 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 boû
tôùi 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 trình
saûn xuaát, thay ñoåi trang thieát bò.

13
Chöông 2 (Tham khaûo)
NGUYEÂN LYÙ THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU VAÄT ÑUÙC
2.1 Khaùi nieäm:
Vaät ñuùc laø daïng saûn phaåm hình thaønh töø hôïp kim loûng trong loøng khuoân. Söï hình
thaønh 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 coâng
ngheä laøm khuoân, loõi, ñeán söï keát tinh vaät ñuùc, ñeán söï hình thaønh caùc toå chöùc vaø caùc khuyeát
taät.
Nhö vaäy, moät keát caáu ñuùc hôïp lyù seõ taïo ra chaát löôïng vaät ñuùc cao, giaù thaønh haï vaø
quaù 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 yeâu
caàu 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 löôïng
vaät ñuùc(KG)
Daïng saûn xuaát
Ñôn chieác Loaït nhoû Loaït vöøa Loaït lôùn Haøng
khoái
Ñeán 20
> 20100
>100500
>5001.000
Ñeán 300
Ñeán 150
Ñeán 75
Ñeán 50
3003.000
1502.000
751.000
50600
3.00035.000
2.00015.000
1.0006.000
6003.000
35.000200.000
15.000100.000
6.00040.000
3.00020.000
>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 khaùc
nhau. 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 vaät
ñuùc. Moät caùch töông ñoái hôïp lyù keát caáu vaät ñuùc ñöôïc caên cöù vaøo tyû soá cuûa dieän tích beà maët
F 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 gaân
gôø, thaønh moûng. Loaïi keát caáu nhö vaäy thuoäc loaïi phöùc taïp. Ngöôïc laïi neáu F/V nhoû, coù
nghóa laø vaät ñuùc ñöôïc thu goïn laïi. Loaïi naøy thuoäc loaïi ñôn giaûn.

14
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 thöôøng
khoù baûo ñaûm chaát löôïng ñuùc cao.
Trong thöïc teá caùc daïng nhö puli, baùnh raêng, goái ñôõ... coù keát caáu ñôn giaûn. Caùc loaïi
nhö 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 khi
laøm vieäc nhö moayô, chaân ñeá, vaønh raêng, truïc ñôõ....nhöõng boä phaän khaùc chæ coù taùc duïng
lieân keát nhö thaønh noái, gaân, nan hoa ...Nhôø caùc phaàn naøy maø phaàn chính chòu ñöôïc taùc
duïng löïc lôùn, cöùng vöõng, ñoâi khi coøn taïo
neân thuøng kín ñeå che hoaëc chöùa.
Treân hình 1-5 Giôùi thieäu moät keát
caáu thuoäc loaïi töông ñoái phöùc taïp goàm 1
laø boä phaän laép raùp, ñöôïc noái vôùi vaønh
chòu löïc 2 baèng vaùch lieân keát 3. Taát caû
taïo neân moät keát caáu chung.
Thieát keá moät keát caáu khoâng
nhöõng phaûi xaùc ñònh hôïp lyù hình daùng,
kích thöôùc, loaïi tieát dieän sao cho phuø hôïp
vôùi khaû naêng laøm vieäc, khaû naêng chòu löïc
maø coøn phaûi thöïc hieän baèng ñuùc ñöôïc
hôïp lyù. Ngöôøi ta goïi ñoù laø keát caáu coâng
ngheä 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 sang
ñaëc trong khuoân chòu aûnh höôûng lôùn cuûa keát caáu vaät
ñuùc. Khi keát caáu khoâng hôïp lyù seõ gaây khoù khaên cho
vieäc 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 ngöôøi
ta duøng khaùi nieäm voøng troøn nhieät. Treân hình 1-6 bieåu
dieãn 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 1-6
Bieåu dieãn voøng troøn nhieät

15
4
aA
r


2
aA
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 phaûi
daàn daàn lôùn hôn ñeå phaùt huy khaû naêng boå ngoùt.
Neân giaûm bôùt löôïng kim loaïi taäp trung ôû nhöõng phaàn
khoâng 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 loã
quaù nhoû so vôùi chieàu daøy thaønh oáng thì khaû naêng ñoâng ñaëc
taïi ñoù seõ chaäm hôn vaø deã xuaát hieän roã co. Thöôøng ngöôøi ta
choïn 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 do
nguoäi khoâng ñoàng ñeàu ôû caùc phaàn trong cuøng vaät
ñuùc, do keát caáu ñoù coù ñoä co chieàu daøi lôùn. Do ñoù, ñeå
choáng xuaát hieän roã co phaûi tuaân theo caùc ñaëc ñieåm
sau:
Xeùt veà maët keát caáu, öùng suaát dö sinh ra do
nguoäi khoâng ñoàng ñeàu ôû caùc phaàn trong cuøng vaät
ñuùc, do keát caáu ñoù coù ñoä co chieàu daøi lôùn. Do ñoù, ñeå
choáng xuaát hieän roã co phaûi tuaân theo caùc ñaëc ñieåm
sau:
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 >1,75
C= 0,6A
L  6(c-a)
Hình 1-7
d
D
Hình 1-8
a
A
r
R
A L
a
r
c
R

16
4
aA
r


2
aA
R


4
aA
r


2
aA
R


C= 0,6A
L  4(c-a)
L  4(0,6A-a)
a
r
A
r L
aa
R
L
AA
Hình 1-9 Keát caáu chuyeån tieáp
aa
r
AA
Nan hoa nghieâng
Thaønh cong
gaân
Nan hoa cong
a)
b)
.
c)
Hình 1-10
Keát caáu choáng co chieàu daøi vaø bieán daïng.
a
R
c
r
A L

17
Traùnh caùc keát caáu coù ñoä co chieàu daøi lôùn deã gaây ra bieán daïng hoaëc thaäm chí phaù
huûy baèng caùch taïo caùc gaân cöùng vöõng, thieát keá nhöõng thanh coù ñoä cong hôïp lyù, nhöõng keát
caáu coù nan hoa neân laø soá leû hoaëc daïng nan hoa cong, nghieâng moät goùc so vôùi maët phaúng
ngang (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 moät
loøng 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 1-11
Hình a, b. Beân traùi khoâng hôïp lyù. Beân phaûi hôïp lyù
a)
b)
Hình 1-12.
a) b)
c) d)
Con maõ

18
Treân hình 1-12 keát caáu (a) coù hai phaàn loã taùch bieät vaø moät loã phaûi ñaët coâng xoân. Coù
theå söûa laïi keát caáu ñoù nhö (b) maø khoâng coù aûnh höôûng gì ñeán khaû naêng chòu löïc, trong luùc
chæ caàn moät loõi lieàn cöùng vöõng vaø deã laép ñaët. Keát caáu (c) coù ba loõi cuõng coù theå söûa laïi
thaønh 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 gaàn
nhau ñeå deã laøm khuoân (traùnh phaûi laøm
maãu 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 maõn
coâng ngheä gia coâng cô vaø laép raùp.
Haàu heát caùc vaät ñuùc ñieàu phaûi
qua gia coâng caét goït. Ñeå thuaän tieän cho
quaù 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 treân
hình 1-14 keát caáu (a) khoâng theå gaù keïp ñeå gia coâng caùc maët A,B ñöôïc. Caàn coù theâm phaàn
C (b) ñeå duøng noù laøm maët ñònh vò khi keïp chaët treân maâm caëp maùy tieän.
Keát caáu khoâng gaây caûn trôû
cho quaù trình caét goït. Treân nhöõng
maët phaúng hoaëc maët cong, neáu chæ
caàn gia coâng caét moät phaàn thì phaàn
ñoù phaûi nhoâ cao hôn moät löôïng ñoä
daøy baèng giaù trò löôïng dö gia coâng
cô (hình 1-15).
Keát caáu ñaûm baûo giaûm löôïng gia coâng caét ñeå giaûm thôøi gian maùy khi caét. Thí duï
taêng theâm kích thöôùc loã ôû phaàn giöõa cuûa loã gia coâng vaø taïo ra noù baèng loõi. Khi gia coâng
chæ 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

19
Taïo nhöõng beà maët vuoâng goùc vôùi taâm loã khoan ñeå baûo ñaûm khoan loã chính xaùc. Thí
duï hai keát caáu treân hình 1-16b,c. Keát caáu (b) coù coâng ngheä khoan khoâng hôïp lyù, coøn keát
caáu (c) hôïp lyù.
Chieàu daøy thaønh vaät ñuùc caàn phaûi ñeàu ñaën, neáu choã daøy vaø choã moûng khaùc nhau
quaù nhieàu thì khi keát tinh choã moûng ñoâng ñaëc vaø nguoäi tröôùc, choã daøy ñoâng ñaëc vaø nguoäi
sau deã gaây ra nöùt. Choã daøy deã sinh roã co. Ví duï phaûi thieát keá laïi thaønh vaät ñuùc cho hôïp lyù
nhö hình 1-16 d.
b) c)
Hình 1-16
d)
Rz
Rz
a)


20
Chöông 3
THIEÁT KEÁ ÑUÙC
Thieát 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 löôïng
hôïp 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 caùt.
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 laép
khuoân.
Ñeå thaønh laäp baûn veõ ñuùc, ngöôøi thieát keá phaûi döïa vaøo baûn veõ chi tieát maùy vaø tieán
haønh 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 caû
vò 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 coâng
cuï. 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 keát
caáu 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, raõnh
luøi 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 phuø
hôïp vôùi caùc nguyeân taéc ñaõ xeùt. Vieäc thay ñoåi noù chæ coù lôïi maø khoâng laøm aûnh höôûng ñeán
khaû 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 vôùi
chi tieát maùy caøng toát.

21
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 veà
khuoân döôùi.
Maët phaân khuoân coù theå laø maët phaúng, maët baäc hoaëc cong baát kyø. Nhöõng vaät ñuùc
khaùc 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 taïo
loøng khuoân chính xaùc, laép raùp loõi deã daøng, taïo hình heä thoáng daãn kim loaïi loûng vaøo khuoân
chính xaùc.v.v… Toùm laïi maët phaân khuoân laø yeáu toá caàn thieát khoâng theå thieáu ñöôïc. Ñeå choïn
maët 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 laép
caùc 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) ñeå
ruùt 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 maãu
vöøa deã söûa chöõa loøng khuoân, nhaát laø caùc vaät ñuùc coù thaønh moûng taïo thaønh khuoân raát haïn
heïp. 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 eâm
ít laøm hoûng khuoân.
- Nhöõng keát caáu coù loøng khuoân phaân boá ôû caû khuoân treân vaø khuoân döôùi, neân choïn
loøng 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)

22
- Maët phaân khuoân neân
choïn maët phaúng, traùnh caùc maët
baäc, hay maët cong. Bôûi vì maët
baäc vaø cong khoù laøm, phaûi coù
hoøm khuoân thích hôïp.
Hình 1-19 choïn theo phöông
aùn A toát hôn B.
b. Choïn maët phaân
khuoân döïa vaøo ñoä
chính xaùc cuûa loøng
khuoân.
Ñoä chính xaùc vaät ñuùc phuï
thuoäc vaøo ñoä chính xaùc cuûa loøng
khuoân. Do ñoù, phaûi ñaûm baûo caùc
maët sau:
+ Loøng khuoân toát nhaát laø
chæ phaân boá trong moät hoøm
khuoân. Ñieàu naøy traùnh ñöôïc sai
soá khi raùp khuoân.
Nhöõng vaät ñuùc coù nhieàu
tieát dieän khaùc nhau neáu yeâu caàu
ñoàng taâm cao ngöôøi ta coù theå duøng phaàn ñaát phuï ñeå ñaët toaøn boä vaät ñuùc trong moät hoøm
khuoân (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 bieán
daïng thaân loõi, deã kieåm tra khi laép raùp.
B
T
D
A
D
T
Hình 1-18
B
A
Hình 1-19
Mieáng ñaát phuï
B
T
D
T
D
A
a) b)
A
Hình 1-20

23
- Soá löôïng maët phaân khuoân caøng ít caøng baûo ñaûm chính xaùc. Tröôøng hôïp phaûi choïn
hai maët phaân khuoân nhö hình 1-21, neân cho toaøn boä vaät ñuùc ôû khuoân giöõa. Ñaët nhö vaäy duø
caùc 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. Thí
duï nhöõng keát caáu coù daïng nhö hình 1-20 b neân choïn phöông aùn A (phöông aùn B khoâng hôïp
lyù).
c. Choïn maët phaân khuoân döïa vaøo
chaát löôïng hôïp kim ñuùc:
Khi keát tinh töø kim loaïi loûng trong
khuoân ñuùc bao giôø cuõng coù höôùng töø döôùi leân
treân vaø töø xung quanh vaøo giöõa. Maët treân cuøng
keát tinh chaäm nhaát. Vì vaäy, caàn phaûi ñaûm baûo
caùc nguyeân taéc:
- Nhöõng beà maët quan troïng caàn chaát
löôïng cao hoaëc boá trí ôû döôùi hoaëc ôû hai beân.
Beà maët treân nguoäi sau cuøng neân chöùa nhieàu taïp
chaát.
- Choïn maët phaân khuoân sao cho höôùng
keát tinh töø xa chuyeån daàn veà chaân ñaäu ngoùt hoaëc heä thoáng roùt. Noùi caùch khaùc laø neân ñaët
caùc phaàn thaønh moûng xuoáng döôùi vaø chaân ñaäu ngoùt hay heä thoáng roùt ñaët ôû choã taäp trung
kim loaïi vaø cao nhaát.
- Choïn maët phaân khuoân phaûi tính ñeán vò trí ñaët heä thoáng roùt ñeå baûo ñaûm kim loaïi
loûng 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 döôùi
leân (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

24
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 maùy
taäp 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 maët 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 laø
ñoä doác ñuùc. Giaù trò ñoä doác caøng lôùn caøng deã ruùt maãu nhöng noù seõ laøm sai leäch hình daïng
vaø laøm taêng söï hao phí kim loaïi vaät ñuùc. Vì vaäy veà nguyeân taéc khi thieát keá vaät ñuùc coù theå
theo baûng döôùi ñaây, chieàu cao thaønh khuoân lôùn, ñoä doác ruùt maãu phaûi nhoû. Khi söû duïng vaät
lieäu 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 taêng
kích thöôùc vaät ñuùc
Ñoä doác trung bình Ñoä doác laøm giaûm
kích thöôùc vaät ñuùc

a)
c)
b)
Hình 1-22
a) Roùt töø treân xuoáng. b) Roùt beân hoâng. c) Roùt töø döôùi leân.

25
2
)
5
1
3
1
(
ba
r


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 beà
maët giao nhau cuûa vaät ñuùc (hình 1-23).
Goùc ñuùc ñaûm baûo cho khuoân khoâng bò vôõ
khi ruùt maãu vaø vaät ñuùc khoâng bò nöùt khi ñoâng ñaëc
trong 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 kinh
nghieäm hoaëc tra baûng Soå tay coâng ngheä cheá taïo
maùy taäp 1.
Goùc trong :
Goùc ngoaøi : R= r+b
Trong ñoù: a,b laø chieàu daøy thaønh vaät ñuùc
giao 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 vôùi
dung 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 kim
loaïi 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 khi
choïn 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 theå
khoâng caàn ñaët loõi maø ñuùc lieàn. Thí duï khi saûn xuaát ñôn chieác caùc loã coù ñöôøng kính
50mm, 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 1-23
Goùc ñuùc
h

26
- Soá löôïng loõi caøng ít caøng toát. Ñeå ñaûm baûo nguyeân taéc naøy coù theå thay theá loõi
baèng 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 vaø
thôøi gian laøm loõi, nhöng phaàn nhoâ gaây phaàn naøo khoù khaên cho moät soá nguyeân coâng laøm
khuoân vaø laép raùp khuoân.
Nhöõng loõi lôùn coù ñoä phöùc taïp cao, coù tieát dieän thay ñoåi nhieàu coù theå keát hôïp caû
phaàn nhoâ vaø loõi.
b. Thieát keá goái loõi: Goái loõi laø boä phaän ñeå ñònh vò loõi trong khuoân ñuùc. Vì vaäy goái
loõi 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 phuø
hôïp vôùi daïng loõi treân.
- Loõi ñöùng: goái loõi ñöôïc ñònh vò theo
höôùng 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 loõi
treân chæ taùc duïng leân khuoân treân khi coù löïc
ñaåy kim loaïi loûng taùc duïng vaøo loõi. Vì theá hai
goái loõi döôùi vaø treân coù kích thöôùc khaùc
nhau vaø coù theå coù caáu taïo khaùc nhau
(hình 1-26).
Ñeå deã laép raùp, traùnh vôõ khuoân, loõi thì
giöõa loõi vaø khuoân coù khe hôû S1 , S2 , S3.
Goái loõi döôùi deã laép raùp hôn, nhöng phaûi
baûo ñaûm ñoä chính xaùc vaø tính oån ñònh,
D
H
a) b)
Hình 1-24
Phaàn nhoâ khuoân
c)
Hình 1-25
Goái loõi ñöùng hình coân.
S3
S2

h
h1
S1
(1,5 2)D
Hình 1-26
0,75D1
D D
D1

27
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 löôïng
cuûa caû loõi. Tieát dieän ngang cuûa goái loõi ngang coù theå laø troøn, vuoâng vaø nhöõng daïng ñònh
hình 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).

27
Baøi taäp veà veõ baûn veõ thieát keá ñuùc, khuoân ñuùc cuûa chi tieát sau:
T
D
Hình 1-27
Goái loõi ngang hình truï
S1
hh1
S2

S2



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 dòch
doïc.
a)
b)
(0,50,8)D

28
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
0
12
90
11
0
90
25
0
R8
R20
50
80
60
210
25
80
60
RZ20
RZ-
20
RZ-
20
RZ20
R40
18
0 Baûn veõ chi tieát GOÁI ÑÔÕ
Vaät lieäu: GX15-32.
Loaïi hình saûn xuaát haøng loaït.

29
150  1,5
15
37  1
120  1,5
 60 1,5
 32 1,5
801,5
601,5
64
6
4
40
25
100
70
10
30
701,5
T
D
Hình 1-31 Baûn veõ thieát keá ñuùc.

30
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 phaân
ñònh 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. Sai
soá 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 kích
thöôùc boä phaän cuûa chuùng . Nhöõng kích thöôùc bò chia ra do maët phaân maãu khi gheùp laïi phaûi
töông 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 ñuùng
caùc kích thöôùc ôû baûn veõ vaät ñuùc sao laïi cho baûn veõ maãu thì vaät ñuùc seõ huït kích thöôùc do co
ngoùt. Vì vaäy phaûi laøm loøng khuoân roäng hôn, do ñoù kích thöôùc maãu phaûi taêng leân moät löôïng
töông 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 ta
phaûi 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 ñaàu
vaät lieäu cheá taïo noù (goã, kim loaïi...)
Nhöõng maãu nhoû neáu laø goã coù theå duøng goã lieàn. Neáu maãu phöùc taïp, deã bieán daïng
phaûi cheá taïo baèng gheùp goã traùi thôù. Neáu kích thöôùc vaø khoái löôïng maãu lôùn ñeå tieát kieäm
vaät 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 goùc
truïc taâm chæ caàn laøm moät choát ñònh vò (hình 1-32b). Ñoái vôùi caùc loaïi khaùc phaûi duøng 2 hoaëc
3 choát ñònh vò. Veà nguyeân taéc khoaûng caùch giöõa caùc choát caøng xa nhau, ñònh vò caøng chính
xaùc. Caáu taïo choát vaø loã choát phaûi coù kích thöôùc hôïp lyù ñeå ruùt vaø deã laép.

31
Ngoaøi ra, treân baûn veõ maãu phaûi xaùc ñònh theâm ñoä nhaün boùng beà maët, maøu sôn cuûa caùc boä
phaän 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 trong
vaät 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 vaø
caùc goái loõi), sau ñoù phaûi tính ñeán caáu taïo cuûa xöông loõi vaø hình daïng kích thöôùc raõnh thoaùt
khí. Hoäp loõi ngoaøi vieäc taïo ra loõi coù ñoä chính xaùc veà hình daùng, kích thöôùc, coøn phaûi tính
ñeán thao taùc ñaët xöông, ñieàn ñaày hoãn hôïp, ñaàm chaët, taïo raõnh hay loã thoaùt khí vaø cuoái
cuøng laø laáy loõi ra khoûi hoäp.
Hình 1-32
a) Maãu goã b) Maãu coù 1 choát ñònh vò c) Maãu coù 2 choát .
b)a)
90+0,87
40+0,74
150+0,87
60+0,7432+50
7o
15+0,50
32+0,60
60+0,74
D
T
10o
25+0,50
c)

32
Ngöôøi ta thöôøng thieát keá ba loaïi hoäp loõi: Hoäp loõi nguyeân ñeå taïo loõi ñôn giaûn, daïng
coân, hoäp loõi hai nöûa ñeå taïo loõi hình truï, coù chieàu daøi tuøy yù, hoäp loõi laép gheùp ñeå cheá taïo
loõi 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 goái
loõi, 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 soá
nguyeân taéc choïn maët phaân khuoân: Maët phaân hoäp loõi phaûi laø beà maët ñi qua tieát dieän lôùn
nhaát cuûa loõi, loøng hoäp loõi phaûi noâng ñeå deã laáy loõi ra khoûi hoäp, deã ñieàn ñaày hoãn hôïp loõi, deã
ñaët xöông loõi...
Coù theå xaùc ñònh maët phaân hoäp loõi laø thaúng ñöùng khi loõi coù chieàu daøi khoâng lôùn quaù
so 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 coøn
raát 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 hoäp
loõi phaûi tính ñeán ñoä co khi saáy loõi vaø traùnh laøm huït kích thöôùc loã cuûa vaät ñuùc (hình 1-34
giôùi 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 coù
theå cheá taïo baèng goã baèng kim loaïi
hoaëc moät soá vaät lieäu khaùc nhö chaát
deûo, xi maêng, thaïch cao...
Choïn vaät lieäu thöôøng döïa
vaøo daïng saûn xuaát, yeâu caàu chaát
löôïng, kích thöôùc, khoái löôïng vaø
thöïc teá cuûa nôi saûn xuaát. ÔÛ nöôùc ta
coù theå duøng goã caùc loaïi ñeå laøm maãu
vaø hoäp loõi phöùc taïp, lôùn vì goã deã
laøm, nheï. Nhöng goã choáng moøn, hay
hö 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 1-34
Hoäp loõi goã.

33
löôïng khoâng quaù lôùn coù theå duøng maãu kim loaïi (gang, theùp cacbon, hay duøng nhaát laø hôïp
kim nhoâm ñuùc: Al-Si hay coøn goïi laø hôïp kim silumin). Maãu vaø hoäp loõi kim loaïi neân caáu
taïo 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 ñieàn
ñaày 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 theo
höôùng 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 trang
23).
6
Hình 1-36 a) Heä thoáng roùt. b) Vaät ñuùc vaø heä
thoáng roùt.
1. Coác roùt 2. OÁng roùt 3. Raõnh loïc xæ 4. Raõnh
daãn 5. Ñaäu hôi 6. Vaät ñuùc.

34
- Roùt tröïc tieáp ít duøng, maët duø caáu taïo ñôn giaûn, deã cheá taïo. Chæ duøng trong tröôøng

34
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 loaïi
khuoân 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 loûng
khi chaûy tieáp vaøo boä phaän döôùi nhaèm loaïi boû moät phaàn taïp chaát, xæ noåi treân maët. Coác roùt
coøn 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 chuùng
phuï thuoäc vaøo khoái löôïng vaø hình daùng cuûa vaät ñuùc.
2 1
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 thöôøng
L
b)

35
Ñeå chaën xæ ñöôïc toát hôn khi ñuùc vaät ñuùc coù chaát löôïng cao, ngöôøi ta duøng loaïi coác
ñaëc 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 laâu
hôn. Loaïi coác roùt li taâm do taïo doøng chaûy xoay troøn neân giaûm vaän toác vaø noåi xæ toát. Nhöng
nhöõng loaïi coác roùt naøy thöôøng laøm giaûm nhieät ñoä kim loaïi, vì theá phaûi naâng cao ñoä quaù
nhieät cuûa kim loaïi khi roùt.
- OÁng roùt laø phaàn noái tieáp töø coác roùt xuoáng döôùi. Doøng kim loaïi loûng chaûy trong
oáng 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 daãn
khí vaøo loøng khuoân. Trong khuoân caùt, ñoä coân
cho pheùp khoaûng 10 15%.
Ñeå haïn cheá bôùt vaän toác doøng chaûy, trong caùc
khuoân kim loaïi ngöôøi ta hay duøng loaïi oáng roùt
baäc 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 saùt
maët phaân khuoân. Nhö teân goïi cuûa noù, raõnh naøy
do naèm ngang neân ôû ñaây toác ñoä doøng chaûy giaûm
haún xuoáng. Phaàn xæ loûng neáu loït qua oáng roùt seõ
ñöôïc giöõ laïi ôû raõnh loïc xæ. Tieát dieän ngang hôïp
lí, 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
sin

36
ñeå boá trí caùc raõnh daãn.
Tieát dieän ngang cuûa raõnh loïc xæ thöôøng duøng loaïi hình thang, baùn nguyeät hay tam
giaùc (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 baét
buoäc laø raõnh daãn phaûi naèm phía maët döôùi cuûa raõnh loïc xæ, ñeå höùng kim loaïi saïch. Do ñoù noù
naèm 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 caáu
taïo cuûa loøng khuoân vaø khoái löôïng vaät ñuùc. Vò trí cuûa raõnh daãn khoâng ñaët döôùi oáng roùt hoaëc
ñaàu cuoái cuûa raõnh loïc xæ.
- Raõnh daãn cuõng ñöôïc caáu taïo bôûi caùc tieát
dieän hình thang, baùn nguyeät hoaëc tam giaùc nhöng
chieàu ngöôïc laïi. Moät ñieàu caàn löu yù laø khi laøm
saïch vaät ñuùc phaûi caét hoaëc thoâng thöôøng laø ñaäp
gaõy raõnh daãn. Vì theá kích thöôùc raõnh coù theå thay
ñoåi phuø hôïp vôùi chieàu daøy thaønh vaät ñuùc taïi choã
daãn (Hình 1-42 ).
Raõnh daãn thöôøng caáu taïo thaúng. Tuy vaäy
cuõng coù nhöõng loaïi phi tieâu chuaån cho phuø hôïp
vôùi caùc yeâu caàu khaùc nhau.
Ñeå vaät ñuùc nguoäi ñeàu theo chieàu cao, giaûm öùng suaát nhieät thì duøng raõnh daãn nhieàu
taàng (hình 1-43a). Nhöõng vaät ñuùc thaønh moûng, chieàu cao töông ñoái lôùn, ñeå ñieàn ñaày
nhanh, 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 löôïng
cao. Neáu boá trí choã daãn kim loaïi ñuùng ñaén thì baûo ñaûm ñöôïc söï ñieàn ñaày loøng khuoân ñeàu
ñaën, 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 1-41
Tieát dieän ngang raõnh loïc xæ
a
h=(0,1
a
Hình 1.42
Tieát dieän raõnh daãn hình thang.
b=(0,7 0,9)a

37
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 (thaân
maùy…) thì neân daãn kim loaïi theo moät phía. Ñoái vôùi vaät ñuùc coù chieàu daøi lôùn hôn, ñeå cho
kim loaïi ñieàn ñaày long khuoân ñöôïc ñeàu ñaën (ñoái xöùng) thì neân daãn vaøo boä phaän giöõa cuûa
vaät ñuùc. Ñoái vôùi vaät ñuùc coù hình daùng phöùc taïp maø chieàu daøi > 2m thì caàn phaûi daãn kim
loaïi 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 loaïi
phaàn 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 Sai
b)a)
Hình 1-44 Vaøi ví duï veà caùch ñaët raõnh daãn.

38
pgHv 2
taïo ra söï ñoâng ñaëc coù höôùng. Khi ñoâng ñaëc, phaàn moûng ñoâng tröôùc, phaàn daøy ñoâng ñaëc
sau cuøng, phaàn daøy laøm nhieäm vuï boå ngoùt cho phaàn moûng, khi phaàn daøy co ngoùt sau thì
phaûi 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 maët
caét 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 vaøo
khuoân 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 toång
tieát dieän cuûa raõnh daãn taïi choã kim loaïi loûng chaûy vaøo loøng khuoân ( Frd cm2
), vaän toác
doøng chaûy v (cm/s), thôøi gian ñieàn ñaày loøng khuoân t (s) vaø khoái löôïng rieâng cuûa kim loaïi
loûng  (g/cm3
). Ñoái vôùi gang:  = 6,8 g/cm3
.
Ta coù:
G = .rd.v.t (1)
Suy ra:
tv
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 khuoân
g -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
PCH
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 laø 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, chaát
löôïng hôïp kim ñuùc keùm.
Toång chieàu cao oáng roùt hoâ vaø coác roùt laø giaù trò H caàn tìm. Phaàn khuoân chöùa coác roùt
coù 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
HH p
2
2


39
GSt 1
3
2 GSt 
p
rd
gHt
G
F
2. 21

p
rd
Ht
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
HH P 
- Khi roùt töø döôùi leân (kieåu roùt xi phoâng hình 1-45c) thì P = C neân:
2
C
HH P 
Thôøi gian ñieàn ñaày khuoân t choïn phuï thuoäc vaøo khoái löôïng vaät ñuùc, chieàu daøy
thaønh vaø loaïi hôïp kim ñuùc.
Nhöõng vaät ñuùc baèng gang, theùp coù khoái löôïng nhoû hôn 450 Kg, chieàu daøy thaønh
moûng ( 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 dieän
raõnh 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 1-45
a) Roùt treân xuoáng; b) Roùt beân hoâng; c) Roùt xi phoâng
(cm2
)

40
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 cho
vaät ñuùc (hình 1-47 a).
Ñaäu hôi thöôøng coù tieát dieän ngang laø hình troøn, hình chöõ nhaät vaø thöôøng ñaët ôû vò trí
cao nhaát cuûa vaät ñuùc vaø ôû phía ñoái dieän vôùi heä thoáng roùt. Trong moät khuoân ñuùc thöôøng coù
1 hay nhieàu ñaäu hôi.
b.Ñaäu ngoùt: Thoâng thöôøng, ñaäu ngoùt vaø ñaäu hôi cuøng chung taùc duïng. Chuùng laø
moät 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 khi
ñoâng ñaëc, thöôøng ñöôïc duøng khi ñuùc theùp, hôïp kim maøu, gang ñoä beàn cao, vaät ñuùc gang xaùm
coù 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, coù
taùc duïng thoaùt hôi.
rlxrlx FS  rlxrlx FS
2
1

Hình 1-46

41
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 duøng
loaïi ñaäu ngoùt voøng (hình 1-47b) vôùi loaïi vaät ñuùc daïng truï. Khi thieát keá ñaäu ngoùt phaûi tính
ñeán 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 aùp
löïc.
 Ñaäu ngoùt ngaàm: laø loaïi khoâng thoâng vôùi khí trôøi (hình 1-48). Loaïi naøy chæ thích
hôïp khi ñuùc trong khuoân kim loaïi ñeå boå sung cho choã taäp trung kim loaïi ôû phía döôùi loøng
khuoân.
Khi laøm khuoân caùt, neáu coù phaàn taäp trung kim loaïi ôû phía döôùi, khoâng ñaët ñaäu ngoùt
hôû 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 ñieàu
kieän cho noù toûa nhieät nhanh. Mieáng saét nguoäi ñöôïc tính toaùn hôïp lí seõ giuùp cho ñieàu ñoù
ñöôïc thöïc hieän toát.
1010
45
d
d1
45
a) b)
Hình 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 nguoäi
ngoaøi vaø trong vaät ñuùc.

42
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 khi
cheá 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 khoâ
duøng giôùi haïn beàn keùo k. Hoãn hôïp caùt ñaát seùt öôùt (khuoân töôi) thöôøng n = 30 70 KPa vaø
loaïi 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 laøm
laãn vaät lieäu khuoân vaøo kim loaïi ñuùc.
c. Tính luùn : Laø khaû naêng giaûm theå tích cuûa hoãn hôïp khi kim loaïi co. Tính luùn
khoâng toát seõ daãn ñeán khaû naêng phaù vôõ khuoân hoaëc laøm nöùt vaät ñuùc. Tính luùn taêng khi
duøng 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 vaø
kích thöôùc ñuùng. Tính deûo taêng khi thaønh phaàn nöôùc trong hoãn hôïp taêng ñeán 8%, ñaát seùt
vaø 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 nhoài
neùn nhoû nhaát.
- Tính chòu nhieät laø khaû naêng giöõ cho vaät lieäu khoâng bò noùng chaûy, khoâng coù taùc
duïng hoaù hoïc vôùi kim loaïi noùng chaûy. Caùc lôùp hoãn hôïp khi bò chaùy seõ caûn trôû quaù trình gia
coâng cô ( lôùp caùt chaùy ) vaø laøm giaûm ñoä thoaùt khí, taïo roã khí trong vaät ñuùc.
- Tính choáng aåm laø khaû naêng huùt aåm raát ít trong moät ñôn vò thôøi gian. Ñoä aåm cao
laøm 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.

43
- Tính thoâng khí laø khaû naêng thoaùt khí qua hoãn hôïp traùnh cho vaät ñuùc khoûi bò roã
khí, 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 loaïi
loûng cuõng bò giaûi phoùng khi kim loaïi ñoâng ñaëc. Chuùng seõ thoaùt ra moät phaàn qua hoãn hôïp
khuoân vaø loõi. Ñeå ñaùnh giaù ñoä thoâng khí duøng heä soá thoâng khí K, ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc
nghieäm. 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 vaät
ñuùc.
Toùm laïi, hoãn hôïp laøm khuoân vaø laøm loõi ñoøi hoûi nhieàu yeâu caàu khaùc nhau. Caàn caên
cöù vaøo loaïi hôïp kim ñuùc, khoái löôïng vaø hình daùng cuûa vaät ñuùc ñeå choïn loaïi thaønh phaàn
cuûa 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 coù
nhieät ñoä chaûy cao (to
ch =1713o
C), ñoä beàn, ñoä cöùng vaø tính oån ñònh nhieät hoaù cao, ñoä haït töø
0,02  3mm. Ñaëc tính xaáu cuûa caùt thaïch anh laø ôû nhieät ñoä trung bình (575o
) coù söï chuyeån
bieán thuø hình laøm thay ñoåi theå tích laøm nöùt neû haït caùt taïo ra buïi nhoû. Ngöôøi ta thöôøng boå
sung theâm caùt vaøng.
Khi löôïng taïp chaát Fe2O3, Al2O3, CaCO3… vaø caùc chaát khaùc coù löôïng chöùa toái thieåu ñeå
taêng 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 beà
maët 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 ZrO2. SiO2 coù To
ch =
2000o
C, Croâm mít Fe2O.Cr2O3 coù To
ch =1850o
C.
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 dính
keát 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 nhaün
boùng beà maët khuoân loõi.
- Caùc chaát pha troän vaøo hoãn hôïp laøm khuoân nhö boät than, hoãn hôïp laøm loõi nhö muøn
cöa …( 3%8% ) laøm taêng tính luùn, thoâng khí, deã phaù khuoân loõi.

Giáo Trình Công Nghệ Kim Loại-SPKT

Giáo Trình Công Nghệ Kim Loại-SPKT

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Giáo Trình Công Nghệ Kim Loại-SPKT

Similar to Giáo Trình Công Nghệ Kim Loại-SPKT (20)

Giáo Trình Công Nghệ Kim Loại-SPKT