(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình đúc mẫu chảy nhằm nâng cao chất lượng vật đúc inox

Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu trong nước và ngoài nước

Ngành đúc đã phát triển hàng nghìn năm và công nghệ đúc ngày càng tiên tiến, với sự mở rộng của vật liệu làm khuôn và vật liệu đúc Dù ngành công nghiệp cơ khí hiện đại có nhiều phương pháp gia công khác nhau, ngành đúc vẫn giữ vị trí quan trọng, chiếm từ 40-70% giá trị trong chuỗi công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí.

Trong những năm gần đây, ngành cơ khí chế tạo máy ở Việt Nam đã có sự phát triển đáng kể với sự gia tăng về số lượng và chất lượng sản phẩm, góp phần quan trọng vào công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa Trong bối cảnh này, ngành sản xuất đúc, đặc biệt là phương pháp đúc mẫu chảy, ngày càng trở nên quan trọng Đúc mẫu chảy mang lại nhiều ưu điểm như tạo ra sản phẩm không có mặt phân khuôn, không cần dùng lõi, bề mặt nhẵn bóng và độ chính xác cao, đồng thời cho phép đúc các vật có hình dáng phức tạp.

Ngày nay, sản phẩm Inox ngày càng phổ biến nhờ vào khả năng chống ăn mòn vượt trội Chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm thiết bị sản xuất thực phẩm, thủy sản, thiết bị y tế, trang trí nội thất và kết cấu xây dựng.

Ở Việt Nam, phương pháp đúc mẫu chảy vẫn chưa được phổ biến rộng rãi Hiện tại, sản xuất đúc bằng phương pháp này chủ yếu được thực hiện bởi các công ty có vốn đầu tư nước ngoài hoặc các doanh nghiệp trong nước, thông qua việc nghiên cứu, học tập, nhập khẩu thiết bị và vật liệu, cũng như nhận chuyển giao công nghệ từ nước ngoài.

Trong sản xuất đúc mẫu chảy, chất lượng sản phẩm là yếu tố quan trọng hàng đầu Để nâng cao chất lượng sản phẩm đúc, việc nghiên cứu và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình đúc là rất cần thiết Điều này sẽ hỗ trợ cho sự phát triển của ngành sản xuất đúc mẫu chảy tại Việt Nam hiện nay.

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong nghiên cứu và công việc tại CTyCP Cơ Khí Đồng Lực, công ty chuyên gia công đúc mẫu chảy các sản phẩm cơ khí, chúng tôi đã tiến hành khảo sát và phân tích để cải thiện quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Trong quá trình nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp cao học, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình đúc mẫu chảy nhằm nâng cao chất lượng vật đúc inox” Đề tài này được thực hiện dựa trên điều kiện làm việc tại công ty, kết hợp lý thuyết, phân tích đánh giá và thực nghiệm, cùng với kinh nghiệm thực tiễn của công ty Tôi thực hiện nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy.

Các kết quả nghiên cứu trong nước đã công bố

Nghiên cứu về đúc mẫu chảy trong nước vẫn còn hạn chế, với quy trình sản xuất chung đã được biết đến Tuy nhiên, việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình đúc mẫu chảy cho vật liệu inox vẫn chưa được nghiên cứu và công bố một cách cụ thể.

Các kết quả nghiên cứu ngoài nước đã công bố

Mặc dù có nhiều nghiên cứu quốc tế về đúc mẫu chảy, nhưng hầu hết chỉ tập trung vào việc hỗ trợ chung cho ngành này, trong khi nghiên cứu cụ thể về các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình đúc mẫu chảy cho vật liệu inox vẫn chưa được công bố Các nghiên cứu gần đây từ nước ngoài cho thấy sự cần thiết phải tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này.

Nghiên cứu của C.W Lee và các cộng sự chỉ ra rằng việc ứng dụng kỹ thuật tạo mẫu nhanh trong giai đoạn sản xuất mẫu và thẩm tra thiết kế là cần thiết, đặc biệt khi cần nghiên cứu hoặc gia công số lượng nhỏ Tuy nhiên, nếu không có dụng cụ và thiết bị tiêu chuẩn để chế tạo khuôn kim loại, chi phí có thể cao và thời gian thực hiện sẽ kéo dài Kỹ thuật tạo mẫu nhanh đã trở thành công cụ quan trọng trong thiết kế sản phẩm và sản xuất công nghiệp, với hai phương pháp ứng dụng chính.

Hình 1.1 Sơ đồ đúc mẫu chảy với mô hình tạo mẫu nhanh [7]

Phương pháp trực tiếp trong sản xuất khuôn gốm sử dụng công nghệ tạo mẫu nhanh để chế tạo mẫu từ nhựa hoặc sáp Nhựa được chọn trong trường hợp này vì nó có khả năng tan chảy hoặc đốt cháy, giúp dễ dàng loại bỏ khỏi vỏ gốm.

Hình 1.2 Mẫu tạo ra từ phương pháp tạo mẫu nhanh [7]

Phương pháp gián tiếp sử dụng mẫu được sản xuất từ công nghệ tạo mẫu nhanh kết hợp với cao su silicon, cho phép tạo ra khuôn sáp thay thế cho khuôn kim loại.

Hình 1.3 Khuôn cao su silicon [7]

Hình 1.4 Mẫu sáp tạo ra từ khuôn cao su silicon [7]

Việc sử dụng nhựa ABS làm mẫu và cao su silicon làm khuôn trong đúc mẫu chảy mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tiết kiệm chi phí và thời gian, đồng thời đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt đạt yêu cầu.

+ Nghiên cứu của Kalpakjian và Schmid [8]: đã hệ thống lại và giải thích cơ bản các bước của quá trình sản xuất đúc mẫu chảy

Quy trình đúc mẫu chảy vỏ gốm bao gồm các bước cơ bản như sau: đầu tiên là sản xuất mẫu, sau đó là ráp thành chùm mẫu, tiếp theo là tạo vỏ khuôn Tiếp tục, sáp sẽ được lấy ra khỏi khuôn, sau đó kim loại đúc được rót vào Cuối cùng, vỏ khuôn sẽ được phá và vật đúc sẽ được tách ra, trước khi tiến hành kiểm tra hoàn thiện sản phẩm.

Nghiên cứu của Jones và Yuan đã khám phá việc sử dụng sợi polymer trong bùn gốm, cho thấy rằng khi nung, sợi này bị đốt cháy và tạo ra các lỗ nhỏ trong vỏ gốm, giúp khí nóng dễ dàng đi qua Họ cũng so sánh hiệu quả của sợi polymer và sợi hữu cơ trong bùn gốm, kết quả cho thấy việc sử dụng sợi hữu cơ làm tăng độ dày vỏ lên 14% qua 4 lớp Mặc dù nghiên cứu này thành công trong việc cải thiện tính thấm khí của vỏ khuôn, nhưng việc sử dụng các sợi này có thể làm tăng chi phí trong quá trình đúc.

Mục đích nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình đúc mẫu chảy nhằm nâng cao chất lƣợng vật đúc inox.

Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thực hiện phân tích các yếu ảnh hưởng đến qui trình đúc mẫu chảy Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng vật đúc

- Thực hiện thiết kế chùm mẫu, mô phỏng, phân tích mô phỏng trước khi đúc thực nghiệm

- Ứng dụng các giải pháp phân tích và mô phỏng, đúc thực nghiệm một vật đúc điển hình (vật đúc gối đỡ)

- Thực hiện xử lý sau đúc, kiểm tra, đánh giá sản phẩm đúc, kết luận kết quả nghiên cứu

Giới hạn của đề tài

Nghiên cứu này phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình đúc vật có kích thước nhỏ (