Đồ án tốt nghiệp Đồ án: nghiên cứu sử dụng thuỷ tinh lỏng để làm khuôn, ruột theo công nghệ CO2 ở công ty Phúc Sơn CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 1 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC 1 Lời nói đầu 5 CHƯƠNG 1. CÔNG NGHỆ ĐÚC PHUN SẢN PHẨM NHỰA 7 I. Chất dẻo 7 1.1. Định nghĩa 7 1.2. Phân loại chất dẻo 7 1.3. Những tính chất của chất dẻo 8 1.4. Các chất phụ gia sử dụng trong chất dẻo 9 II. Các phương pháp gia công chất dẻo 10 2.1. Công nghệ cán 10 2.2. Công nghệ phủ chất dẻo 10 2.3. Công nghệ đùn 11 2.4. Gia công vật thể rỗng 11 2.5. Công nghệ ép 11 2.6. Công nghệ tạo xốp chất dẻo. 12 2.7. Công nghệ hàn chất dẻo 12 2.8. Công nghệ dán chất dẻo 12 2. 9. Công nghệ đúc phun 12 III. Công nghệ đúc phun gia công sản phẩm nhựa 13 3.1. Vật liệu sử dụng để đúc 13 3.2. Máy đúc phun 15 3.2.1. Phân loại máy đúc phun 16 CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 2 Đồ án tốt nghiệp 3.2.2. Nhiệm vụ và đặc trưng quan trọng của các cụm kết cấu 17 3.3. Quá trình đúc phun 22 3.3.1. Giai đoạn dẻo hóa và chuyển hóa vật liệu sang trạng thái nóng chảy 22 3.3.2. Giai đoạn điền đầy khuôn và làm nguội sản phẩm 23 3.3.3. Giai đoạn lấy sản phẩm ra khỏi khuôn 25 3.4. Khuôn đúc phun 26 3.4.1. Định nghĩa và các thành phần cơ bản của khuôn. 27 3.4.2. Phân loại khuôn 29 3.4.3. Hệ thống cấp nhựa 32 3.4.4. Hệ thống đẩy 34 3.4.5. Điều khiển nhiệt độ khuôn 37 3.4.6. Lõi mặt bên 38 3.4.7. Các chi tiết khuôn cơ bản 41 3.5. Các khuyết tật của sản phẩm đúc phun và cách khắc phục 43 3.5.1. Đường hàn và đường hợp 43 3.5.2.Cản khí 44 3.5.3.Vết nứt 45 3.5.4. Sự cong vênh 45 3.5.5. Sự tạo đuôi 46 3.5.6. Lõm co và rỗ co 46 3.5.7. Sản phẩm thiếu nhựa 47 CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT VÀ CÁC PHẦN MỀM CAD/CAM - CNC 49 I. Nguyên lý chung của kỹ thuật CAD/CAM 49 1.1. Quá trình CAD 49 1.2. Quá trình CAM 50 II. Phần mềm Mastercam X 53 2.1. Giới thiệu chung 53 CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 3 Đồ án tốt nghiệp 2.2. Giao diện vùng làm việc của Mastercam X 54 2.3. Thiết lập thông số gia công trên máy 57 2.4. Xuất mã NC 62 III. Phần mềm SolidWorks 2005 62 3.1. Giới thiệu chung 62 3.2. Giao diện và một số chức năng cơ bản 63 3.2.1. Mở một bản vẽ SolidWorks 64 3.2.2.Vẽ phác 64 3.3.3. Chức năng tiện ích trong thiết kế 3D 66 3.3.4. Bản vẽ lắp 68 IV. Phần mềm Moldflow Plastics Insights 70 4.1. Giới thiệu chung 70 4.2. Giao diện chương trình 71 4.3. Các chức năng chính 71 4.4. Các loại kết quả 72 CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN SẢN PHẨM NHỰA 76 I. Máy gọt bút chì 76 1.1. Thiết kế sản phẩm máy gọt bút chì có ứng dụng SolidWorks 2005 76 1.2. Công dụng và nguyên lý hoạt động của máy gọt bút chì 79 1.2.1. Công dụng 79 1.2.2. Nguyên lý hoạt động 79 1.3. Tính công nghệ của vỏ máy gọt bút chì 80 II. Thiết kế khuôn đúc 81 2.1. Cơ sở dữ liệu cho thiết kế khuôn 81 2.2. Các bước thiết kế khuôn đúc 82 2.2.1 Vẽ to hình sản phẩm, xác định đường phân khuôn 82 2.2.2. Xác định vị trí đặt miệng phun và chốt đẩy 83 CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 4 Đồ án tốt nghiệp 2.2.3. Xác định bạc cuống phun 83 2.2.4. Xác định hệ thống lõi mặt bên, miếng ghép lòng và lõi khuôn 84 2.2.5. Xác định hệ thống làm nguội, vị trí chốt dẫn hướng và vít kẹp 87 2.2.6.Thiết kế chiều dày của các tấm khuôn 88 2.2.7. Xác định quá trình đẩy và độ dày tấm đẩy 89 Lời nói đầu Ngành đúc ra đời và phát triển từ rất lâu đời. Ngành đúc là một ngành không thể thiếu, nó được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp với nhiều tính năng và công dụng khác nhau. Công nghệ sản xuất Đúc được đặc trưng bởi hai nhân tố cơ bản: Kỹ thuật vật liệu và kỹ thuật khuôn. Kỹ thuật làm khuôn gắn liền với vật liệu làm khuôn và công nghệ làm khuôn. Chúng quyết định chất lượng khuôn, ruột và cũng là một trong những nhân tố cơ bản quyết định chất lượng vật đúc. Trước đây các sản phẩm đúc được sản xuất chủ yếu theo công nghệ khuôn, ruột cát sét với những yêu điểm nổi bật như tính tạo hình tốt, dễ làm khuôn, vật liệu rẽ sẵn có. Nhưng cũng có một số khuyết điểm như hỗn hợp cát – sét có độ bền không cao, độ ẩm cao, độ thông khí kém nên dễ gây khuyết tật đúc. Ngày nay ngành đúc đang dần hoàn thiện, cải tiến, áp dụng các thành tựu của khoa học kỹ thuật vào sản xuất. Nhờ sự phát triển mạng mẽ của khoa học kỹ thuật đặc biệt là ngành công nghiệp hoá học, sinh học. Việc sử dụng các loại chất dính mới thay thế đất sét như nhóm chất dính hữu cơ gồm nhựa, dầu. Chất dính vô cơ như thuỷ tinh lỏng. Chất dính thuỷ tinh lỏng đã được sử dụng khá phổ biến trong CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 5 Đồ án tốt nghiệp các xưởng đúc, đáp ứng được các yêu cầu về công nghệ như độ bền của hỗn hợp cao, ít sinh khí, chất lượng sản phẩm đúc cao. Tuy nhiên cũng gặp một số vấn đề khó khăn như khó tái sinh cát, tính phá rỡ kém, tuổi xuân của hỗn hợp không cao. Với xu hướng phát triển hiện tại và tương lai của ngành đúc là khả năng thích ứng, năng xuất, chất lượng, tiết kiệm nguyên vật liệu và đảm bảo vệ sinh môi trường. Để thoã mãn những yêu cầu đó trong lĩnh vực chế tạo khuôn, ruột đúc thì việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chế tạo khuôn ruôt theo công nghệ CO 2 là hêt sức cần thiết. Đồ án nghiên cứu sử dụng thuỷ tinh lỏng để làm khuôn, ruột theo công nghệ CO 2 ở công ty Phúc Sơn nhằm tìm ra thành phần hỗn hợp hợp lý để làm khuôn, ruột cho từng loại sản phẩm cụ thể nhằm góp phần nâng cao chất lượng vật đúc, giảm lãng phí nguyên vật liệu chế tạo hỗn hợp làm khuôn, ruột, hạ giá thành sản phẩm. Đồng thời đề tài góp phần khẳng định các giá trị có ý nghĩa khoa học trong lý thuyết công nghệ CO 2 . Đồ án gồm 4 chương Chương I: Tổng quan về hỗn hợp đóng rắn nguội trên cơ sở thuỷ tinh lỏng. Chương II: Cơ sở lý thuyêt thiết kế đúc. Chương III: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu. Chương IV: Khảo sát công nghệ chế tạo chi tiết búa nghiền bi. Do thời gian có hạn nên đồ án có nhiều khuyết điểm, thiếu sót, rất mong các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Vật Liệu và Công nghệ Đúc, tập thể cán bộ công nhân viên công ty Phúc Sơn, các kỹ sư phòng thí nghiệm. Đặc biệt PGS.TS Đinh Quảng Năng đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Hà nội ngày…tháng…năm2008 Nhóm sinh viên thực hiện: CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 6 Đồ án tốt nghiệp Nguễn vănDương. Mai hồng Quân. Lê hoài Nam. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỖN HỢP LÀM KHUÔN ĐÓNG RẮN NGUỘI 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỖN HỢP ĐÓNG RẮN HÓA HỌC Hỗn hợp đóng rắn hóa học là tên gọi chung của các loại hỗn hợp khác cát- sét. Dựa vào đặc tính đóng rắn mà người ta phân chia chúng thành ba loại: − Hỗn hợp đóng rắn nóng (Hot – Box và Warm – Box) − Hỗn hợp tự cứng (No Bake hay Self Setting) − Hỗn hợp đóng rắn nguội (Cold – Box) Hỗn hợp đóng rắn nóng dùng trong công nghệ khuôn vỏ mỏng. Nó gồm có cát sạch, nhựa và chất đóng rắn, hoặc cát và nhựa. Tùy loại nhựa mà khi nung hỗn hợp đến nhiệt độ từ 180 - 280 O C sẽ có phản ứng đóng rắn nhựa liên kết các hạt cát lại với nhau thành một khối. Ưu điểm của hỗn hợp đóng rắn nóng là hỗn hợp có độ bền cao, khuôn ruột có độ chính xxác cao, tính phá dỡ tốt, vật đúc không bị rỗ cát, không bị rỗ khí, bề mặt nhẵn đẹp, độ chính xác cao, dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình chế tạo khuôn ruột. Nhược điểm là làm ô nhiễm môi CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 7 Đồ án tốt nghiệp trường, gây độc hại cho công nhân, có mùi khó chịu. Mẫu và hộp ruột phải bằng kim loại. Tốn năng lượng nung nóng mẫu và hộp ruột. Giá thành nhựa cao. Chỉ đúc được vật đúc có thành mỏng và không lớn. Hỗn hợp tự cứng được chế tạo trên cơ sở chất dính thủy tinh lỏng hoặc xi măng hoặc nhựa, hoặc dầu. Ưu điểm của công nghệ làm khuôn ruột từ hỗn hợp loại này là có thể dùng mẫu và hộp ruột bằng gỗ, dễ cơ khí hóa và tự động hóa, chất lượng khuôn cao. Hiện nay trên thế giới phổ biến sử dụng hỗn hợp tự cứng trên cơ sở chất dính thủy tinh lỏng và nhựa. Hỗn hợp tự cứng cát-thủy tinh lỏng không gây độc hại, không có mùi, có thể đúc được các vật đúc lớn thành dày từ bất cứ hợp kim đúc nào. Tuy nhiên chất đóng rắn ester đắt và khó kiếm. Nếu sử dụng các chất đóng rắn khác như các chất chưa C 2 S, xi măng, Fe-Si thì hỗn hợp khó tái sinh cát. Hỗn hợp tự cứng trên cơ sở cát nhựa rất phổ biến vì có thể tái sinh cát đến 90%. Chất dính phổ biến là nhựa Furan ít độc hại. Chất đóng rắn là axit. Hỗn hợp làm ra phải làm khuôn ngay. Nhược điểm lớn nhất của loại hỗn hợp này là nếu dùng loại nhựa có chứa nhiều Ni tơ sẽ gây rỗ khí. Khuôn ruột làm ra để lâu dễ hút ẩm. Độ bền của hỗn hợp nhỏ hơn hỗn hợp đóng rắn nóng. Hỗn hợp đóng rắn nguội là hỗn hợp sau khi dằm chạt khuôn xong mới thổi chất đóng rắn vào. Hỗn hợp này có hai dạng là hỗn hợp trên cơ sở cát nhựa, khuôn làm xong được thổi khí SO 2 . Hỗn hợp cát-thủy tinh lỏng, khuôn dằm chặt xong được thổi khí CO 2 . Ưu điểm của công nghệ này là tuổi xuân của hỗn hợp cao, thời gian đóng rắn nhanh, dễ cơ khí hóa và tự động hóa, độ bền khuôn cao, độ chính xác khuôn cao, ít gây khuyết tật rỗ khí, rỗ cát. Khi làm khuôn trên cơ sở hỗn hợp cát-thuỉy tinh lỏng đóng rắn bằng CO 2 gọi là công nghệ CO 2 hay công nghệ hộp nguội – Col Box. Công nghệ này ra đời từ ânh vào năm 1950 và nhanh chống được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới. Ở nước ta công nghệ này mới phát triển từ những năm 90 của thế kỷ 20. 1.2. HỖN HỢP ĐÓNG RẮN NGUỘI TRÊN CƠ SỞ THỦY TINH LỎNG CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 8 Đồ án tốt nghiệp Hỗn hợp làm khuôn đóng rắn nguội được sử dụng rất phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là chất dính thuỷ tinh lỏng và nhựa xem số liệu ở việc sử dụng chất dính thuỷ tinh lỏng và nhựa xem số liệu ở bảng 1.1. CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 9 Đồ án tốt nghiệp Nước Nhựa dùng cho đóng rắn nguội Thuỷ tinh lỏng dùng cho Thuỷ tinh lỏng dùng cho Công nghệ CO 2 Công nghệ với este Các công nghệ khác Pháp CHLBĐức ý Thụy sĩ Anh Mỹ 7.000 6.000 1.900 3.500 1.200 10.000 10.000 9.000 5.200 600 100.000 1.200 27.600 20.000 800 800 1.300 1.200 1.200 9.000 6.000 200 6.000 4.100 28.800 1.200 3.400 3.400 Bảng 1.1 Nhu cầu về chất dính thuỷ tinh lỏng và nhựa dùng trong sản xuất đúc ở một số nước (tấn/năm). 1.2.1. Đặc điểm và lĩnh vực ứng dụng hỗn hợp đóng rắn nguội trên cơ sở thủy tinh lỏng. Như trên đã nói, hỗn hợp đóng rắn nguội trên cơ sở TTL đã được dùng để chế tạo khuôn ruột theo công nghệ CO 2 ra đời từ năm 1950 ở nước Anh. Nhờ có nhiều ưu điểm vượt trội của nó mà công nghệ này được sử dụng rất rỗng rãi ở nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt nam. a. Ưu điểm của hỗn hợp đóng rắn nguội trên cơ sở TTL: • Có thể dùng mẫu và hộp ruột bằng gỗ • Không độc hại , không gây ô nhiễm môi trường. • Loại hỗn hợp này có thể dùng chế tạo khuôn ruột cho nhiều loại hợp kim vật đúc khác nhau. • Độ chính xác khuôn ruột cao. • Độ bền, độ thông khí lớn. CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 10 [...]... lâu để thuỷ tinh lỏng hoá cứng hoàn toàn Thời gian thổi khí phải vừa đủ Nếu thời gian ngắn thì sẽ không đảm bảo độ bền khuôn, ruột, còn lâu quá sẽ làm lãng phí CO 2 đồng thời làm giảm độ bền khuôn, ruột Thường thì người công nhân dựa vào kinh nghiệm để lựa chọn thời gian thổi hợp lý Nếu khuôn lớn thời gian thổi sẽ kéo dài hơn, nói chung thời gian thổi phụ thuộc vào PCO2 và độ lớn nhỏ cuả khuôn, ruột. .. khuôn, ruột Nếu PCO quá nhỏ thì 2 khí CO2 chỉ thâm nhập ở bề mặt, gây ra hiện tượng bề mặt khuôn, ruột thì cứng CNVL_4 29 - ĐHBK–Hà Nội Đồ án tốt nghiệp còn bên trong độ bền kém, do nước thuỷ tinh lỏng chưa đóng rắn, dẫn đến chất lượng khuôn, ruột không đảm bảo Nếu PCO quá lớn sẽ gây xói mòn khuôn, ruột 2 và tăng độ rã bề mặt khuôn, ruột 1.2.5 Tính chất của hỗn hợp làm khuôn Các tính chất của hỗn hợp... nhiều nơi trên thế giới là công nghệ CO 2 trong chân không 1.2.2 Vật liệu dùng cho Hỗn hợp đóng rắn nguội trên cơ sở thuỷ tinh lỏng Hỗn hợp ĐRN thuỷ tinh lỏng (Còn được gọi là hỗn hợp khô nhanh) gồm: Cát, TTL, Chất phụ gia (có thể không có), Chất đóng rắn - khí CO 2 Tuỳ theo tỷ lệ giữa các thành phần trong hỗn hợp sẽ tạo ra các loại hỗn hợp có tính năng khác nhau a) Thuỷ tinh lỏng: TTL là chất dính vô... Khuôn và ruột sau khi làm xong chụm trong lồng kín để thổi khí CO2 Phương pháp này có ưu điểm là bộ mẫu đơn giản, khuôn ruột được đóng rắn đồng thời, tiết kiệm được CO2, nhưng phức tạp e Thổi vào mặt khuôn f Thổi qua thành mẫu CNVL_4 28 - ĐHBK–Hà Nội Đồ án tốt nghiệp a b e f c d Hình 1.5: Các phương pháp thổi khí CO2 Các thông số của công nghệ thổi: + Áp suất thổi CO2: P = 1 ÷ 2 at + Thời gian thổi CO2: ... lượng thổi CO2: Q = 0,5 m3/s, tính theo phần trăm lượng hỗn hợp 0,5% Nhưng trong thực tế sản xuất do phương pháp thổi thủ công nên không khống chế được lượng khí CO2 thổi ra Thời gian thổi, áp suất thổi, đường kính lỗ thổi, mật độ lỗ thổi là những yếu tố ảnh hưởng tới chất lưọng khuôn, ruột Áp xuất thổi phải đủ lớn để khí CO 2 thâm nhập được vào toàn bộ thể tích khuôn, ruột, làm cho toàn bộ khuôn ruột được... sẽ làm giảm độ bền liên kết của các hạt keo Do đó hỗn hợp cần được thổi vào một lượng khí CO2 vừa đủ Nếu có thể nên xử lý TTL trước khi thổi khí Theo nguyên lý, này đã tạo ra công nghệ đóng rắn TTL bằng CO 2 trong chân không 1.2.4 Phương pháp thổi khí CO2 Khí CO2 được chứa trong bình chịu áp lực cao, qua ống dẫn và được thổi trực tiếp vào khuôn hoặc ruột Các cách thổi khí CO2 để đóng rắn khuôn và ruột. .. của khuôn ruột giảm và độ rã bề mặt của chúng tăng Lượng CO 2 lý thuyết không vượt quá (0,5%) trọng lượng CNVL_4 12 - ĐHBK–Hà Nội Đồ án tốt nghiệp của hỗn hợp Nhưng thực tế ở nhiều xưởng đúc lượng CO 2 dùng lênn tới 3 ÷ 6% Do đó gây lãng phí CO2 và làm ảnh hưởng tới chất lượng khuôn ruột Để khắc phục nh ư ợc đi ểm tr ên, m ột trong nh ững bi ện ph áp hi ệu quả nhất và kinh tế đã được áp dụng ở nhiều... Na2O - SiO2 Hình 1.3 Giản đồ 3 nguyên Na2O- SiO2- H2O CNVL_4 15 - ĐHBK–Hà Nội Đồ án tốt nghiệp -Vùng1: Hỗn hợp của Na2O và 2 Na2O.SiO2 -Vùng 2: 2Na2O.SiO2 tinh thể -Vùng 3: Hỗn hợp của 2 Na2O.SiO2 và thuỷ tinh lỏng -Vùng 4: Silicat Natri dạng kính -Vùng 5: Silicat Natri ngậm nước -Vùng 6: Silicat bị Hyđrat hoá -Vùng 7: Rắn và lỏng -Vùng 8: Chất lỏng nhớt -Vùng 9: Thuỷ tinh lỏng thương mại -Vùng 10:... 3.0 1470 ÷ 1500 30.7 ÷ 34.0 - Sử dụng TTL: Thủy tinh lỏng có ưu điểm rẻ, dễ sản xuất, không gâyđộc hại, không làm ô nhiễm môi trường Trong sản xuất đúc, TTL đươc dùng để làm khuôn, ruột, làm khuôn vỏ gốm trong đúc mẫu chảy, chất dính cho vữa xây lò, đắp gầu rót TTL có độ bền riêng cao và dễ phân bố đều lên bề mặt cát đúc b) Cát thạch anh: Là sản phân hủy tự nhiên của đá bởi các tác động của thường xuyên... tươi Các chất phụ gia vô cơ có tác dụng đẩy điểm biến mền của màng chất dính về phía nhiệt độ ca, làm không xuất hiện độ bền cực đại lần đầu hoặc giảm độ bền cực đại lần hai Các chất phụ gia hữu cơ có tác dụng tạo ra lỗ trống không liên tục của màng chất dính, do nó bị cháy sau khi đúc rót, làm giảm độ bền của màng chất dính d) Khí CO2: Khi CO2 được sử dụng để nghiên cứu là loại khí nguyên chất Được . Đồ án tốt nghiệp Đồ án: nghiên cứu sử dụng thuỷ tinh lỏng để làm khuôn, ruột theo công nghệ CO2 ở công ty Phúc Sơn CNVL_4 - - ĐHBK–Hà Nội 1 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỤC. cần thiết. Đồ án nghiên cứu sử dụng thuỷ tinh lỏng để làm khuôn, ruột theo công nghệ CO 2 ở công ty Phúc Sơn nhằm tìm ra thành phần hỗn hợp hợp lý để làm khuôn, ruột cho từng loại sản phẩm cụ. trường. Để thoã mãn những yêu cầu đó trong lĩnh vực chế tạo khuôn, ruột đúc thì việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ chế tạo khuôn ruôt theo công nghệ CO 2 là hêt sức cần thiết. Đồ án nghiên cứu