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
S

K

C

0

0

3

9

5

9

NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY - 605204


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:
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


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


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

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


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

3.2.4.5. 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


d. Thiết kế vỏ và các thành phần khác trong khuôn-------------------- 71
e.

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


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ĐH

: Đại học

CAE

: Computer Aided Engineering

CSIRO

:Commonwealth Scientific & Industrial Research
Organisation

: độ cứng Brinell

N

: Newton

daN

: deca Newton

0

: Degrees Celsius/ độ C

C

at

: atmotphe kỹ thuật

pa

: Pascal

Mpa

: Mêga pascal

S



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


Hình 3.1.1.2.

Bộ khuếch đại áp suất---------------------------------------------- 10

Hình 3.1.1.3.

Máy ép trục khuỷu -------------------------------------------------- 10


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 3.2.2.5.

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


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

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.


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.


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


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


BẢNG
TRANG


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


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

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


PHẦN II.


4

Kích thƣớc Piston bắn

Đơn vị

Φ 60

Φ70

Φ 80

Áp suất bắn

kg/cm3

983

722

553

Diện tích đúc

cm3

427

580

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


lƣợng, số lƣợng và tính thẩm mỹ cao, sản phẩm từ đúc và dập của các ngành này
luôn đƣợc cải tiến.

Hình 2.2.1. Một số sản phẩm từ đúc áp lực tại Đài Loan & Nhật Bản
Năm 2004 cơ quan Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Thịnh vƣợng chung
(Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation, viết tắt là CSIRO)
ra thông cáo báo chí: Các nhà nghiên cứu Australia nghiên cứu nhiều năm trong
lĩnh vực luyện kim đã tạo ra một phát minh đáng ngạc nhiên, có thể làm thay đổi
Trang 5



Hình 3.0.1. Chi tiết cổ xe nữ hợp kim nhôm
 Phạm vi áp dụng:
Sản phẩm cổ xe nử dùng cho các mẫu xe đạp dáng nữ thông thƣờng và xe đạp
xếp Leisure do công ty TNHH SONG TAIN INDUSTRIAL VIỆT NAM sản xuất,
để sử dụng/ phục vụ cho dân dụng.
 Yêu cầu kỹ thuật
+ Vật liệu: hợp kim nhôm.
+ Khối lƣợng: 0,1 ~ 0,15 kg.
+ Độ cứng : 15 ~ 18 HB.
+ Chịu đƣợc lực giật (kéo) 300N trong khoảng 10000 ÷ 25000 lần.
+ Sản phẩm phải đảm bảo an toàn, không bị biến dạng, phù hợp thiết kế.
+ Sản phẩm không bị rổ, không có bọt khí, không ten rĩ.
+ Phải làm sạch bavia, làm cùn cạnh sắt, rìa thừa.
+ Cổ xe phải đảm bảo vừa khít cọc lái, các lỗ bắt đai ốc phải phù hợp với
loại đai ốc.
+ Sản phẩm xuất xƣởng đƣợc lấy mẫu kiểm bằng 2% lô hàng. Nếu có một
mẫu không đạt thì lấy mẫu khác kiểm tra lại, kết quả lần 2 là kết quả
cuối cùng.
Trang 7


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
3.1.1.1. Khái niệm chung
Dập nóng thuộc nhóm gia công biến dạng - một trong những phƣơng pháp cơ