Luận văn Nghiên cứu, phân tích, thay thế phương pháp gia công dập nóng bằng đúc áp lực trong chế tạo chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu, phân tích, thay thế phương pháp gia công dập nóng bằng đúc áp lực trong chế tạo chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN CHÍ THÀNH NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH, THAY THẾ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG DẬP NÓNG BẰNG ĐÚC ÁP LỰC TRONG CHẾ TẠO CHI TIẾT CỔ XE NỮ HỢP KIM NHÔMS K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 3 7 9 5 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH    LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN CHÍ THÀNH NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH, THAY THẾ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG DẬP NÓNG BẰNG ĐÚC ÁP LỰC TRONG CHẾ TẠO CHI TIẾT CỔ XE NỮ HỢP KIM NHÔM NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY-605204 T p. Hồ Chí Minh, tháng 10 / 2012
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN CHÍ THÀNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/12/1984 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: Quảng Ngãi Dân tộc : Kinh Địa chỉ liên lạc: Số nhà 191/6 Đƣờng Lê Văn Việt – Phƣờng Hiệp Phú – Quận 9 – Tp.Hồ Chí Minh Điện thoại liên lạc: 0905597302 Email: ThanhAT.aic@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: năm 2002 - 2007 Nơi học: Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 01 – Võ Văn Ngân – P. Linh Chiểu – Q. Thủ Đức – Tp. HCM Ngành học: Công Nghệ Tự Động Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế - Chế tạo mô hình khuôn ép nhựa Ngày bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Tháng 07/2007 Nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Phạm Sơn Minh 2. Cao học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: năm 2010 - 2012 Nơi học: Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 01 – Võ Văn Ngân – P. Linh Chiểu – Q. Thủ Đức – Tp. HCM Ngành học: Cơ khí chế tạo máy 3. Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh (Trung cấp) Trang ii
4. Ngày 10 tháng 10 năm 20012 Nguyễn Chí Thành LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2012 Nguyễn Chí Thành Trang iii
5. LỜI CẢM ƠN   Trong khoảng thời gian 2 năm học tập, nghiên cứu và thực hiện hoàn thành luận văn tốt nghiệp, bên cạnh sự cố gắng làm việc hết mình của bản thân thì sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giảng dạy tại trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật cũng nhƣ anh em bạn bè , đồng nghiệp đã giúp tôi học hỏi, tích lũy đƣợc những kinh nghiệm quý báu. Qua thuyết minh này, tôi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của:  Thầy hƣớng dẫn TS.Huỳnh Nguyễn Hoàng đã nhiệt tình giúp đỡ, sữa chữa, góp ý kiến trong quá trình thực hiện.  Các thầy cô khoa Cơ khí Chế tạo máy, bộ phận Sau đại học trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM  Tập thể lớp Cao học Chế tạo máy 2010B đã động viên, giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu.  Ban giám đốc, chủ quản các bộ phận và anh em thợ, công nhân công ty TNHH Song Tain Industrial đã giúp đỡ, hổ trợ trong quá trình thực nghiệm đề tài.  Thành viên các diễn đàn Meslab, Thegioicadcam, cơ khí, công nghệ đã góp ý và chia sẽ dữ liệu. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn. Kính chúc sức khỏe đến tất cả mọi ngƣời. TP.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012 Trang iv Ngƣời thực hiện Nguyễn Chí Thành
6. TÓM TẮT LUẬN VĂN Nội dung chính của luận văn thạc sĩ đề tài: Nghiên cứu, phân tích, thay thế phương pháp gia công dập nóng bằng đúc áp lực trong chế tạo chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm. Nghiên cứu này giải quyết vấn đề thay thế phƣơng pháp gia công dập nóng bằng đúc áp lực trong chế tạo chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm. Để thực hiện đề tài nghiên cứu tác giả tiến hành khảo sát, phân tích và thực nghiệm tại công ty TNHH Song Tain Industrial. Sản phẩm đƣợc chế tạo và kiểm tra kỹ thuật thông qua các phƣơng pháp: Kiểm tra khối lƣợng bằng cân điện tử, kiểm tra độ cứng bằng kìm Webster Instrument (Model B), kiểm tra khuyết tật bằng máy siêu âm, kiểm tra quá trình oxy hóa và kiểm tra độ bền mõi. Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm đạt chất lƣợng theo yêu cầu kỹ thuật. Mặt khác khi sản xuất số lƣợng sản phẩm đạt cao hơn mức ~25000 mẫu thì phƣơng pháp đúc áp lực tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với khi sử dụng phƣơng pháp dập nóng . SUMMARY The main contents of the master thesis topics: Research, analysis, alternative methods of forging processing by pressure casting in the manufacturing of aluminum alloy female stem part. This study solve the problem alternative method of forging processing by pressure casting in the manufacturing of aluminum alloy female stem part. To research the author conducted a survey, analysis and experimental in Song Tain Trang v
7. Industrial Co., Ltd. Our products are manufactured and tested by the following methods: check the weight with electronic weight scale, hardness testing by Webster Instrument (Model B) alkaline, flaw test by ultrasound machine, Check oxidation and test the durability of all. Research results show that the product achieved the quality requirements. On the other hand when the production number of the product is higher than ~ 25000 samples, the method of pressure casting cost saving than when using hot forging method. MỤC LỤC Đề mục Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT LUẬN VĂN v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC BẢNG xv PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu đề tài 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu 2 1.4. Khái quát công việc thực hiện 2 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu 2 Trang vi
8. PHẦN II. HIỆN TRẠNG KỸ THUẬT 2.1. Hiện trang nghiên cứu và công nghệ trong nƣớc 3 2.2. Hiện trang nghiên cứu và công nghệ ở nƣớc ngoài 4 PHẦN III. NỘI DUNG CHƢƠNG I: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH CHI TIẾT ĐƢỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP DẬP NÓNG 3.1.1. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG DẬP NÓNG 8 3.1.1.1. Khái niệm chung 8 3.1.1.2. Thiết bị dập nóng 9 a) Máy dập nóng 10 b) Thiết bị nung kim loại 12 3.1.2. KHẢO SÁT CHI TIẾT CỔ XE NỮ CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP DẬP NÓNG 14 3.1.2.1. Vật liệu chi tiết 14 3.1.2.2. Quy trình dập nóng chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm A6061 14 3.1.2.3. Thiết bị sản xuất 15 3.1.2.4. Chế độ nhiệt luyện 18 3.1.2.5. Kết quả thu đƣợc 18 3.1.2.6. Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp 18 CHƢƠNG II: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH CHI TIẾT ĐƢỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐÚC ÁP LỰC 3.2.1. SƠ LƢỢC VỀ SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH ĐÚC ÁP LỰC 20 3.2.2. CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC CAO 22 3.2.2.1. Thế nào là đúc áp lực cao 22 3.2.2.2. Ƣu, nhƣợc điểm của đúc áp lực cao 22 3.2.2.3. Khuôn đúc áp lực cao 23 Trang vii
9. 3.2.2.4. Quy trình đúc áp lực cao 24 3.2.2.5. Thiết bị đúc áp lực cao 26 3.2.2.6. Cơ sở công nghệ tính toán cơ cấu ép và cơ cấu khóa khuôn 32 3.2.3. ẢNH HƢỞNG CỦA ÁP LỰC TỚI QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA KIM LOẠI 38 3.2.4. THỦY ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH ĐIỀN ĐẦY KHUÔN 39 3.2.4.1. Nguyên tắc 39 3.2.4.2. Va đập của dòng nạp lên thành khuôn 40 3.2.4.3. Điền đầy hốc khuôn 43 3.2.4.4. Điều kiện thủy động học của quá trình thoát khí 48 3.2.4.5. Tính toán hệ thống rót 50 3.2.4.6. Tính hệ thống thoát hơi 58 3.2.5. KHUYẾT TẬT ĐÚC VÀ CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA 59 3.2.6. KHẢO SÁT CHI TIẾT CỔ XE NỮ CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐÚC ÁP LỰC 61 3.2.3.1. Vật liệu chi tiết 61 3.2.3.2. Xây dựng quy trình đúc áp lực chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm A356 63 3.2.3.3. Thiết bị sản xuất cần thiết để đúc áp lực 64 3.2.3.4. Chế độ nhiệt luyện 65 3.2.3.5. Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp 65 CHƢƠNG III CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM SẢN PHẨM VÀ THÍ NGHIỆM KIỂM TRA 3.3.1. CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM SẢN PHẨM 66 3.3.1.1. Kế hoạch thực hiện và điều kiện cơ sở vật chất thực nghiệm 66 3.3.1.2. Quá trình thực nghiệm 68 a. Dựng mẫu sản phẩm 3D từ bản vẽ 2D 68 b. Tính toán lựa chọn phƣơng án tách khuôn 68 c. Tách khuôn cho sản phẩm 69 Trang viii
10. d. Thiết kế vỏ và các thành phần khác trong khuôn 71 e. Gia công khuôn 73 f. Đúc thử và điều chỉnh 73 g. Cắt bavia và nhiệt luyện xử lý bề mặt 75 h. Hoàn thiện sản phẩm 75 3.3.2. THÍ NGHIỆM KIỂM TRA 76 3.3.2.1. Kiểm tra khối lƣợng bằng cân điện tử 76 3.3.2.2. Kiểm tra độ cứng bằng kìm Webster Instrument (Model B) 77 3.3.2.3. Kiểm tra độ bền mỏi 78 3.3.2.4. Kiểm tra khuyết tật trên máy siêu âm 79 3.3.2.5. Kiểm tra quá trình oxy hóa 79 3.3.2.6. Kết quả các thí nghiệm kiểm tra 80 CHƢƠNG IV: SO SÁNH PHƢƠNG PHÁP DẬP NÓNG VÀ ĐÚC ÁP LỰC TRONG CHẾ TẠO CHI TIẾT CỔ XE NỮ HỢP KIM NHÔM 3.4.1. SO SÁNH QUY TRÌNH SẢN XUẤT 81 3.4.2. SO SÁNH THÔNG SỐ KỸ THUẬT 83 3.4.3. SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ 83 3.4.4. KẾT LUẬN 83 PHẦN IV. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN 85 4.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 Trang ix
11. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐH : Đại học CAE : Computer Aided Engineering CSIRO :Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation ATM : Advanced Thixotropic Metallurgy TNHH : Trách nhiệm hữu hạn kg : kilôgam mm : milimet cm : centimet Trang x
12. m : met HB : độ cứng Brinell N : Newton daN : deca Newton 0C : Degrees Celsius/ độ C at : atmotphe kỹ thuật pa : Pascal Mpa : Mêga pascal S : second / giây J : Joule / Jun K : Kelvin KVA : Kilo Volt-Ampere AMD : Electric Discharge Machining HRC : độ cứng Rockwell C ml : mili-lit DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1.1. Máy đúc áp lực ZDC-420PTS,ZTA đƣợc chế tạo bởi Viện Công Nghệ - Bộ Công Thƣơng 3 Hình 2.1.2. Một số sản phẩm đúc áp lực tại công ty Song Tain 4 Hình 2.2.1. Một số sản phẩm từ đúc áp lực tại Đài Loan & Nhật Bản 5 Hình 3.0.1. Chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm 7 Hình 3.1.1.1. Sơ đồ kết cấu của một bộ khuôn dập nóng (rèn): 8 Trang xi
13. Hình 3.1.1.2. Bộ khuếch đại áp suất 10 Hình 3.1.1.3. Máy ép trục khuỷu 10 Hình 3.1.1.4. Sơ đồ nguyên lý máy búa hơi nƣớc 11 Hình 3.1.1.5. Sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát kiểu trục vít 12 Hình 3.1.1.6. Lò buồng dùng nhiên liệu rắn 13 Hình 3.1.1.7. Lò buồng liên tục 13 Hình 3.1.1.8. Lò điện trở 13 Hình 3.1.2.1. Khuôn dập cắt phôi 15 Hình 3.1.2.2. Khuôn dập nóng 15 Hình 3.1.2.3. Khuôn dập cong bƣớc 1 15 Hình 3.1.2.4. Khuôn gấp cong bƣớc 2 16 Hình 3.1.2.5. Khuôn dập cắt bazớ (ba via) 16 Hình 3.1.2.6. Khuôn dập phẳng 16 Hình 3.1.2.7. Hệ thống sấy cho dập nóng 17 Hình 3.1.2.8. Máy ép thủy lực 500 tấn 17 Hình 3.1.2.9. Máy dập trục khuỷu 20 tấn 17 Hình 3.1.2.10. Lò nhiệt luyện 18 Hình 3.2.1.1. Sơ đồ nguyên lý của máy đúc áp lực Sturgiss năm 1849 20 Hình 3.2.1.2. Máy đúc áp lực Dusenbery năm 1877 21 Hình 3.2.1.3. Sơ đồ máy đúc áp lực của công ty H.H Franking chế tạo năm 1904 21 Hình 3.2.2.1. Nguyên lý tạo vật đúc 22 Hình 3.2.2.2. Kết cấu bộ khuôn đúc áp lực cao 23 Hình 3.2.2.3. Mô hình khuôn đúc áp lực nằm ngang 24 Hình 3.2.2.4. Các giai đoạn đúc áp lực 25 Hình 3.2.2.5. Thay đổi của tốc độ và áp suất trong buồng ép 25 Hình 3.2.2.6. Sơ đồ nguyên lý chung của máy đúc áp lực 26 Hình 3.2.2.7. Một số kiểu ép buồn nguội 27 Hình 3.2.2.8. Máy đúc áp lực buồng ép nguội của hãng SINATEK 28 Trang xii
14. Hình 3.2.2.9. Nguyên lý máy đúc áp lực có buồng ép nguội nằm ngang 29 Hình 3.2.2.10. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy đúc áp lực buồng nguội - 29 Hình 3.2.2.11. Nguyên lý máy đúc áp lực buồng ép nóng 30 Hình 3.2.2.12. Sơ đồ nguyên lý máy đúc áp lực buồng ép nóng 31 Hình 3.2.2.13. Máy đúc áp lực buồng ép nóng của hãng SIMHOPE chuyên đúc kẽm 31 Hình 3.2.2.14. Cơ cấu ép buồng nằm ngang một xilanh 32 Hình 3.2.2.15. Sơ đồ cơ cấu ép và áp lực ép 34 Hình 3.2.2.16. Cơ cấu khóa khuôn kiểu cánh tay đòn của máy đúc buồng ép ngang 35 Hình 3.2.2.17. Giản đồ xác định giá trị ∑F phụ thuộc vào áp suất Pn và đƣờng kính xilanh ép Dn 36 Hình 3.2.3.1. Quan hệ phụ thuộc của hệ số thấm vào nhiệt độ vùng 2 pha hợp kim nhôm. 37 Hình 3.2.4.3.1. Sơ đồ dòng phân tán trong hốc khuôn 43 Hình 3.2.4.3.2. Sơ đồ điền đầy khuôn có chế độ dòng phân tán và chảy rối 44 Hình 3.2.4.3.3. Thay đổi kết cấu vật đúc để tạo dòng ép thuận lợi 47 Hình 3.2.4.3.4. Khuôn có rãnh dẫn chiều dày thay đổi đƣợc 47 Hình 3.2.4.3.5. Ép thêm ở thành dày a), thành mỏng b) và vấu lồi c) 48 Hình 3.2.4.4.1. Hệ thống rót trong máy đúc buồng ép thẳng đứng a) và buồng ép nằm ngang b) 54 Hình 3.2.4.4.2. Hệ thống rót trực tiếp không có rãnh dẫn a) và b); có rãnh dẫn c) 54 Hình 3.2.4.4.3. Hệ thống rót kiểu ngoài 55 Hình 3.2.4.4.4. Hệ thống rót cho vật đúc có cấu tạo hình dáng khác nhau 55 Hình 3.2.6.1.1. Biểu đồ biểu diễn các hợp kim sử dụng trong đúc áp lực 61 Hình 3.2.6.1.2. Phôi nhôm thỏi 62 Hình 3.2.6.3.1. Lò nấu nhôm sử dụng năng lƣợng điện 64 Hình 3.2.6.3.2. Máy đúc áp lực 64 Trang xiii
15. Hình 3.2.6.3.3. Lò nhiệt luyện nhôm 64 Hình 3.3.1.2.1. Hình 3D mẫu sản phẩm cổ xe nữ 68 Hình 3.3.1.2.2. Mẫu bố trí đƣờng liệu và rãnh thoát khí 69 Hình 3.3.1.2.3. Mẫu bố trí các mặt phân khuôn 69 Hình 3.3.1.2.4. Lõi khuôn cố định 70 Hình 3.3.1.2.5. Lõi khuôn di động 70 Hình 3.3.1.2.6. Con trƣợt 01 70 Hình 3.3.1.2.7. 2 con trƣợt bên 70 Hình 3.3.1.2.8. Hình ghép nữa khuôn dƣới 70 Hình 3.3.1.2.9. Vỏ khuôn cố định 71 Hình 3.3.1.2.10. Vỏ khuôn di động 71 Hình 3.3.1.2.11. Tấm giữ 71 Hình 3.3.1.2.12. Tấm đẩy 71 Hình 3.3.1.2.13. Gối kẹp 71 Hình 3.3.1.2.14. Ray trƣợt con trƣợt 71 Hình 3.3.1.2.15. Gù 72 Hình 3.3.1.2.16. Pét 72 Hình 3.3.1.2.17. Các loại cốt dẫn 72 Hình 3.3.1.2.18. Các loại ty lói (đẩy) 72 Hình 3.3.1.2.19. Thiết kế mô hình 3D bộ khuôn đúc áp lực 72 Hình 3.3.1.2.20. Phần khuôn cố định 73 Hình 3.3.1.2.21. Phần khuôn di động 73 Hình 3.3.1.2.22. Giãn đồ thể hiện vận tốc đầu tống (pittong) theo quãng đƣờng đi khi đóng khuôn 74 Hình 3.3.1.2.23. Mẫu đúc sản phẩm 75 Hình 3.3.1.2.24. Sản phẩm qua các khâu xử lý hậu đúc 75 Hình 3.3.2.1.1. Cân mẫu trên cân điện tử 76 Hình 3.3.2.2.1. Kiềm Webster Instrument (Model B) 77 Hình 3.3.2.3.1. Máy kiểm tra độ bền mỏi 78 Trang xiv
16. Hình 3.3.2.4.1. Kiểm tra bằng phƣơng pháp siêu âm 79 Hình 3.3.2.5.1. Buồng phun sƣơng muối 80 Hình 3.3.4.1. Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa chi phí sản xuất và số lƣợng sản phẩm 84 DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang xv
17. BẢNG TRANG Bảng 2.1.1. Đặt trƣng kỹ thuật của máy đúc áp lực ZDC-420PTS,ZTA 3 Bảng 3.1.1. Giá trị f và p của một số kim loại trong công thức (3.11) 37 Bảng 3.2.1. Tốc độ tới hạn của một số hợp kim theo công thức 3.2.1 41 Bảng 3.2.2. Các hằng số thực nghiệm của công thức (3.8) 42 Bảng 3.2.3. Giá trị thời gian ép với những hợp kim khác nhau 46 Bảng 3.2.4. Tốc độ nạp đối với các vật đúc bằng hợp kim khác nhau, hình dạng khác nhau 50 Bảng 3.2.5. Giá trị các hệ số của công thức 3.38 và 3.39 53 Bảng 3.2.6. Hệ số K đối với các hợp kim khác nhau theo công thức 3.41 56 Bảng 3.2.7. Các giá trị hệ số K của công thức 3.42 57 Bảng 3.2.8. Chiều dày rãnh hơi trên hốc khuôn 58 Bảng 3.2.9. Khối lƣợng riêng của không khí phụ thuộc nhiệt độ 59 Bảng 3.2.10. Tính chất vật lý của hợp kim nhôm 62 Trang xvi
18. PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Đặt vấn đề Thế kỉ 21, Việt Nam đã và đang hội nhập mạnh mẽ với nền kinh tế thế giới kéo theo sự thay đổi, phát triển của nhiều ngành, nhiều lĩnh vực trong đó có ngành Cơ khí chế tạo. Với nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời, thì việc tìm ra các quy trình sản xuất mới có khả năng rút ngắn thời gian, giảm chi phí sản xuất nhƣng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật luôn là vấn đề đặt ra cho các nhà sản xuất. Có nhiều phƣơng pháp gia công và quy trình sản xuất khác nhau để tạo ra một sản phẩm cơ khí. Tuy nhiên làm sao để đƣa phƣơng pháp gia công đó vào trong sản xuất hàng loạt, hàng khối, mang lại hiệu quả kinh tế và tính cạnh tranh cao chính là vấn đề cần quan tâm nghiên cứu hiện nay. Đúc áp lực và dập nóng là hai phƣơng pháp gia công đƣợc sử dụng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối. Hai phƣơng pháp này tạo hình sản phẩm thông qua khuôn đúc (khuôn ép) và lực nén của máy ép thủy lực, máy ép trục khuỷu, máy búa . Với mỗi phƣơng pháp ta có quy trình xử lý, thiết bị sản xuất, vật liệu riêng biệt. Tuy nhiên vẫn có thể thay thế giữa hai phƣơng pháp này trong những điều kiện thích hợp. Công ty TNHH Song Tain Industrial có trụ sở tại Khu Công Nghiệp SÓNG THẦN II là công ty chuyên sản xuất linh kiện làm bằng vật liệu hợp kim nhôm, kẽm cho xe đạp và xe máy. Các sản phẩm ở đây đƣợc chế tạo chủ yếu bằng hai phƣơng pháp là đúc áp lực và dập (dập nóng , dập nguội). Chi tiết “ Cổ xe nữ ” vật liệu hợp kim nhôm A6061 cho xe đạp đã đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp dập nóng tại công ty từ năm 2008. Hiện nay do nhu cầu khách hàng tăng cao với các đơn đặt hàng từ các cơ sở trong nƣớc, với phƣơng pháp dập nóng nhƣ hiện tại thì năng suất rất thấp, cộng với khi tăng số lƣợng thì chi phí cho sản xuất nâng cao làm giảm hiệu quả kinh tế. Công ty có nhu cầu xây dựng quy trình công nghệ gia công mới cho chi tiết này dựa trên phƣơng pháp đúc áp lực và vật liệu là hợp kim nhôm A356 với mục đích tăng năng suất, giảm chi phí khi sản xuất số lƣợng lớn đem lại hiệu quả kinh tế cao mà vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Trang 1
19. Từ nhu cầu thực tiễn sản xuất tại công ty Song Tain và nhu cầu của bản thân tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, phân tích, thay thế phương pháp gia công dập nóng bằng đúc áp lực trong chế tạo chi tiết Cổ xe nữ hợp kim nhôm” để làm luận văn tốt nghiệp cao học của mình. Đề tại đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của thầy TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng và sự hổ trợ về mặt thiết bị kỹ thuật của công ty TNHH Song Tain Industrial. 1.2. Mục tiêu đề tài + Xây dựng thành công quy trình sản xuất hàng loạt cho chi tiết “Cổ xe nữ” hợp kim nhôm (A356) bằng phƣơng pháp đúc áp lực nhằm nâng cao năng suất sản xuất, tăng hiệu quả kinh tế. + Áp dụng vào sản xuất, chế tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lƣợng. 1.3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài đƣợc thực nghiệm tại công ty TNHH Song Tain Industrial, nên các thông số, dữ liệu thực nghiệm dựa trên máy móc thiết bị của công ty hiện có. Các thí nghiệm kiểm tra đƣợc thực hiện tại công ty Song Tain, trung tâm công nghệ cao trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật và Trung tâm Kiểm định và Huấn luyện An toàn Lao động Tp. Hồ Chí Minh. 1.4. Khái quát công việc thực hiện Khảo sát, phân tích chi tiết đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp dập nóng. Khảo sát, phân tích chi tiết đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp đúc áp lực. Chế tạo thực nghiệm và làm các thí nghiệm kiểm định chất lƣợng. Phân tích, so sánh, kết luận đề tài nghiên cứu. 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài, có hai phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc đƣa ra: + Phân tích, tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết. + Thực nghiệm, xử lý số liệu tại công ty Song Tain Industrial và cơ sở kiểm định. Trang 2
20. PHẦN II. HIỆN TRẠNG KỸ THUẬT 2.1. Hiện trang nghiên cứu và công nghệ trong nƣớc Tình hình nghiên cứu về đúc áp lực ở Việt Nam mấy năm gần đây có nhiều bƣớc phát triển. Viện Công Nghệ - Bộ Công Thƣơng đã chế tạo đƣợc máy đúc áp lực và cải tiến, phát triển các bộ phận của máy. Bên cạnh đó Viện cũng có nhiều đề tài nghiên cứu các vấn đề liên quan nhƣ vật liệu đúc, vật liệu làm khuôn, ứng cụng CAE để tối ƣu hóa Hình 2.1.1. Máy đúc áp lực ZDC- 420PTS,ZTA đƣợc chế tạo bởi Viện Công Nghệ - Bộ Công Thƣơng. Bảng 2.1.1: Đặt trƣng kỹ thuật của máy đúc áp lực ZDC-420PTS,ZTA TT Đặc trƣng kỹ thuật 1 Lực khóa khuôn 420 Tấn Kích thƣớc bao của 2 1000 x 1000 mm khuôn 3 Chiều cao khuôn 300 ÷ 750 mm 4 Kích thƣớc Piston bắn Đơn vị Φ 60 Φ70 Φ 80 Áp suất bắn kg/cm3 983 722 553 5 Diện tích đúc cm3 427 580 760 Trọng lƣợng tổng kg 2,83 3,86 5,05 Các trƣờng đại học cũng đã đầu tƣ máy móc nghiên cứu nhƣ trƣờng ĐH Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, trƣờng ĐH Bách Khoa Đà Nẵng, trƣờng ĐH Bách Khoa Hà Nội đã có một số nghiên cứu đƣợc đăng trên các tạp chí Khoa học và Công nghệ . Tuy nhiên với năng lực và điều kiện còn hạn chế nên đúc áp lực ở Trang 3
21. nƣớc ta vẫn còn kém xa các nƣớc công nghiệp phát triển nhƣ Đức, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc Hiện tại có nhiều tập đoàn, công ty nƣớc ngoài đầu tƣ vào lĩnh vực này ở Việt Nam với quy mô tầm trung. Tại các khu công nghiệp Đồng An, Sóng Thần, VSIP của Bình Dƣơng có rất nhiều công ty của Đài Loan, Hàn Quốc, Nhật Bản đầu tƣ sản xuất sản phẩm cơ khí, gia dụng bằng đúc áp lực. Công nghệ đúc áp lực cao tại Việt Nam đang dần đƣợc cải thiện, các sản phẩm của đúc áp lực ngày càng đa dạng hơn. Nhƣng nhìn chung công nghệ đúc áp lực ở các cơ sở sản xuất đều có hiệu quả làm việc không cao thể hiện là lƣợng phế phẩm và nguyên công xử lý sau đúc còn nhiều. Nguyên nhân chính của thực trạng này là: sử dụng thiết bị đã qua sử dụng ở nƣớc ngoài, chất lƣợng khuôn đúc và vật liệu kim loại đúc chƣa đủ tốt, sử dụng hạn chế CAE trong thiết kế, chế tạo. Hình 2.1.2. Một số sản phẩm đúc áp lực tại công ty Song Tain 2.2. Hiện trang nghiên cứu và công nghệ ở nƣớc ngoài Trên thế giới việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo trong lĩnh vực đúc áp lực đã đƣợc quan tâm nghiên cứu ứng dụng từ rất lâu. Hiện nay với sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật thì đúc áp lực đƣợc nâng lên một tầm cao mới. Các nghiên cứu về quy trình công nghệ, nghiên cứu về vật liệu và đặc biệt là nghiên cứu dự đoán, mô tả quá trình thực hiện một cách chính xác (CAE) luôn đƣợc cải tiến. Ngành công nghiệp ô tô, xe máy, đóng tàu, chế tạo máy bay là những ngành đầu tƣ rất mạnh cho nghiên cứu đúc và dập. Với nhu cầu ngày càng cao về chất Trang 4