Công Nghệ đúc: Hệ Thống Rót Ppt - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (33 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Kĩ thuật Viễn thông

Công nghệ đúc: Hệ thống rót ppt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (686.17 KB, 33 trang )

Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 24Chơng 5 Hệ thống rót 5.1. Khái niệm chung Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào khuôn. Sự bố trí hệ thống rót quyết định chất lợng vật đúc và giảm đợc sự hao phí kim loại vào hệ thống rót. Hao phí do hệ thống rót gây nên đạt đến 30%. Các bộ phận chính của hệ thống rót thể hiện trên hình vẽ: Yêu cầu đối với hệ thống rót: - Toàn bộ lòng khuôn phải đợc điền đầy kim loại. - Dòng kim loại chảy phải đều, cân, không va đập. - Hệ thống rót phải chắc không bị vỡ. Chú ý: - Không nên đặt máng dẫn nằm dới ống rót vì nh thế xỉ dễ đi vào trong khuôn. - Không nên đặt máng dẫn nằm ở mép tận cùng của rãnh lọc xỉ vì kim loại dễ bắn tung toé làm hỏng khuôn và xỉ dễ vào khuôn. - Không nên đặt máng dẫn nằm trên rãnh lọc xỉ vì nh thế rãnh lọc xỉ sẽ mất tác dụng lọc xỉ. 5.2. các bộ phận của hệ thống rót 5.2.1. Cốc rót Cốc rót có 3 tác dụng chủ yếu là giử xỉ và tạp chất không cho chảy vào ống rót; đón kim loại từ thùng chứa rót vào khuôn, làm giảm lực xung kích của dòng kim loại lỏng, khống chế tốc độ của kim loại chảy vào khuôn. Có các loại cốc rót sau: a/ Cốc rót hình phễu (H.5.2a) Đây là loại cốc rót đơn giản, dễ chế tạo khi làm khuôn, nhng vì thể tích nhỏ làm cho dòng kim loại bị xoáy, dể cuộn khí và xỉ vào ống rót. Loại này chỉ chỉ dùng cho vật đúc cỡ nhỏ, yêu cầu chất lợng không cao. b/ Cốc rót hình chậu (H.5.2b) Cốc rót hình chậu là loại có một bên sâu, một bên nông; khi rót kim loại vào phần lõm sâu, dòng xoáy sinh ra nằm xa lỗ ống rót. Loại cốc rót này có khả năng lọc xỉ và tạp chất tốt song chế tạo khó. Loại này có các cốc rót sau: 1234H.5.1. Hệ thống rót 1- Phễu rót; 2- ống rót 3- Rãnh lọc xĩ; 4- Rãnh dẫnGiáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 25Cốc rót có máng lọc (H.5.2c): Lọc xỉ nhờ vào bộ phận lới lọc bằng hỗn hợp làm khuôn. Để bảo đảm ngăn chặn xỉ khỏi đi vào khuôn, trớc khi rót ngời ta đậy màng lọc bằng 1 tấm sắt tây. Sau khi đổ đầy kim loại vào cốc rót, các loại xỉ và tạp chất nổi lên trên. Tấm sắt tây bị chảy, kim loại lỏng phía dới chảy qua màng lọc vào khuôn Cốc rót có màng ngăn (H.5.2d): Loại này có màng ngăn nên xỉ và tạp chất phi kim nhẹ nổi lên trên bị màng ngăn cản lại, kim loại sạch qua kẽ hở ở dới chảy vào khuôn. Cốc rót có nút đậy (H.5.2đ): Loại này trớc khi rót kim loại lỏng thì đậy lỗ bằng 1 cái nút làm bằng vật liệu chịu nóng, xỉ nhẹ nổi lên trên, mở nút kim loại sạch ở dới chảy vào khuôn. Ngoài ra còn có cốc rót ly tâm, cốc rót nhiều ngăn. 5.2.2. ống rót ống rót dùng để dẫn kim loại từ phễu đến rãnh lọc xỉ, ống rót có tác dụng lớn đến tốc độ chảy của kim loại lỏng vào khuôn đúc, áp lực của kim loại lên thành khuôn đúc phụ thuộc vào chiều cao ống rót. Nói chung chiều cao của ống rót cao hơn mặt cao nhất của vật đúc trong lòng khuôn một khoảng 100ữ200 mm. ống rót thờng là hình trụ tròn côn 3P0P trên to dới nhỏ (H.5.3a) loại này dể làm khuôn lại bảo đảm dòng kim loại chảy đều vào rãnh lọc xỉ. Nếu ống rót cao quá phải làm ống rót nhiều bậc (H.5.3b) hoặc ống rót hình rắn (H.5.3c) để giảm tốc độ và lực xung kích của dòng kim loại 2 loại này dùng khi đúc nhôm. 5.2.3. Rãnh lọc xỉ H.5.3. Các loại ống rót a bc H.5.2. Các loại cốc rót thờng dùng a/ b/ d/c/đGiáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 26Rãnh lọc xỉ thờng đợc bố trí nằm ngang, dùng để chặn xỉ đi vào khuôn. Bao giờ nó cũng đợc bố trí trên rãnh dẫn, nhằm tự cho xỉ nhẹ nổi lên trên và ở lại trong rãnh lọc xỉ, còn kim loại sạch theo rãnh dẫn vào khuôn. Rãnh lọc xỉ thờng dùng có tiết diện hình thang (H.5.4a) ít mất nhiệt và dể nổi xỉ, đôi khi dùng loại có tiết diện hình tam giác và bán tròn. Khi đúc những chi tiết quan trọng ngời ta còn dùng các loại rãnh lọc xỉ khác sau đây: - Rãnh lọc x có màng lọc hoặc màng ngăn (H.5.4b): Loại này hay dùng khi làm khuôn trên máy vì phễu rót đơn giản, dùng đúc những vật đúc nhỏ, trung bình bằng gang và kim loại màu. - Rãnh lọc xỉ gấp khúc và nhiều bậc (H.5.4c): Kim loại lỏng lần lợt chảy qua các bậc của rãnh lọc xỉ nhiều bậc rồi vào rãnh dẫn. Rãnh lọc xỉ này giảm vận tốc chảy của kim loại nên khuôn không bị vỡ và xỉ dễ nổi nhng kết cấu của nó phức tạp, khó chế tạo và hao phí nhiều kim loại, nên khi làm khuôn bằng tay không dùng loại này. 5.2.4. Rãnh dẫn Rãnh dẫn dùng để dẫn kim loại lỏng từ rãnh lọc xỉ vào lòng khuôn. Nhiệm vụ của rãnh dẫn là khống chế tốc độ và hớng của dòng kim loại chảy vào khuôn. Hình dáng, vị trí và số lợng của rãnh dẫn có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng vật đúc. Tiết diện ngang của rãnh dẫn thờng là hình thang dẹt ngoài ra còn có hình tam giác, hình bán nguyệt. Ưu điểm của rãnh dẫn hình thang dẹt là: dễ nổi xỉ, dễ cắt rãnh dẫn khỏi vật đúc, giảm khuynh hớng tạo thành xốp co ở chỗ dẫn kim loại vào lòng khuôn. Chiều dài và số lợng rãnh dẫn phụ thuộc vào khối lợng, chiều dày thành và độ phức tạp về hình dáng của vật đúc. Vị trí đặt rãnh dẫn có ảnh hởng lớn đến chất lợng vật đúc, ngời nhận thấy rằng: khi đúc hợp kim có độ co nhỏ mới dùng kiểu dẫn vào phần mỏng nhất của vật đúc (đúc gang xám). Khi đúc vật đúc có thành dày đều và co nhiều, thờng dẫn kim loại vào chỗ dày để vật đúc đông đặc theo một hớng nhất định (đúc thép). Khi đúc những vật đúc có thành dày, mỏng khác nhau phải căn cứ vào yêu cầu kết tinh của vật đúc để quyết định vị trí dẫn kim loại cho phù hợp. Ngoài rãnh dẫn thẳng tiêu chuẩn, ngời ta còn dùng các loại rãnh dẫn sau: a/ Rãnh dẫn nhiều tầng (H.5.5a) H.5.4. Các loại rãnh lọc xỉa/ c/b/Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 27Loại này có u điểm là kim loại điền đầy khuôn cùng một lúc và vật đúc nguội đều trong khuôn, thích ứng khi đúc các vật đúc cao và to. b/ Rãnh dẫn có khe mỏng (H.5.5b) Loại này vừa có tác dụng dẫn kim loại vừa có tác dụng bổ sung kim loại cho vật đúc. Do đó đảm bảo kim loại điền đầy, vật đúc nguội đều và chặn xỉ tốt (do có rãnh lọc xỉ đứng). Loại này sử dụng khi đúc vật đúc bằng hợp kim nhẹ (nhôm, magiê) có thành mỏng và đợc bố trí ở thành dày của vật đúc. c/ Rãnh dẫn kiểu ma rơi (H.5.5c) Kim loại lỏng từ rãnh lọc xỉ vòng qua nhiều rãnh dẫn đứng rơi vào lòng khuôn. Loại này điền đầy kim loại đồng thời cùng một lúc nên đảm bảo nguội đều kim loại mịn chặt hơn. Loại này thờng dùng khi đúc vật đúc bằng gang hoặc hợp kim đồng lớn và cao. d/ Rãnh dẫn kiểu xifông (H.5.5d) Rãnh dẫn kiểu này dẫn kim loại lỏng vào lòng khuôn bằng cách dâng từ dới lên trên. Loại rãnh dẫn này đảm bảo kim loại chảy êm, từ từ không phá hỏng khuôn. Thờng dùng khi đúc những vật đúc cỡ lớn. 5.3. Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn hợp lý bảo đảm đợc sự điền đầy lòng khuôn đều đặn, tránh đợc những ứng suất bên trong và rỗ co tạo ra trong vật đúc. Muốn vậy, cần theo quy tắc sau: - Đối với vật đúc có khối lợng m < 1,5 tấn và chiều dài l 3m thì nên dẫn kim loại theo 1 phía. Đối với loại lớn hơn nên dẫn vào bộ phận giữa của vật đúc. Đối với các vật đúc phức tạp có chiều dài l > 2m nên dẫn kim loại theo 2 phía bằng các hệ thống rót riêng biệt. - Khi đúc gang nhiều gratit, chiều dày không khác nhau lắm nên dẫn kim loại vào chỗ mỏng nhất nhằm bảo đảm tốc độ nguội ở các chỗ của vật đúc đồng đều. a b cdH.5.5. Các loại rãnh dẫn Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 28- Đúc gang ít các bon có nhiều chỗ dày nên dẫn kim loại vào chỗ dày làm vật đúc nguội lạnh từ tiết diện bé nhất đến lớn nhất, do đó khử đợc ứng suất bên trong vật đúc. - Vật đúc tròn xoay, cần bố trí rãnh dẫn tiếp tuyến với thành khuôn, đồng thời cần bảo đảm dòng kim loại xoay tròn theo 1 hớng. - Có thể dẫn kim loại vào khuôn từ trên xuống (khi vật đúc thấp, đúc trong 1 hòm khuôn ); từ giữa vào (khi đúc vật trung bình, đúc trong 2 hoặc nhiều hòm khuôn); từ dới lên (đúc vật quan trọng, cao, kim loại màu ). 5.4. Tính hệ thống rót 5.4.1.Tính tổng tiết diện rãnh dẫn Khối lợng kim loại chảy qua các rãnh dẫn bằng khối lợng vật đúc (kể cả hệ thống rót, đậu ngót): FBrdB.v.t. = G Với: FBrdB : tổng thiết diện rãnh dẫn (cmP2P). v : vận tốc kim loại chảy qua hệ thống rót (cm/ s). t : thời gian kim loại chảy qua hệ thống rót (s). : khối lợng riêng của kim loại (g/ cmP2P). G : khối lợng vật đúc (kể cả đậu ngót, hệ thống rót). Ta có : FGvtrd= ( cmP2P ) Theo phơng trình Bécnuli trong thuỷ động học thì: vgHp=2 Trong đó: - hệ số cản thuỷ lực phụ thuộc vào kim loại vật đúc, độ phức tạp của vật đúc, hệ thống rót thờng lấy bằng 0,3 ữ 0,8. g - gia tốc trọng trờng; Hp : chiều cao trung bình tính toán của áp suất (cm). Từ đó: FGgH trdp=2 Đối với gang ( = 6,8 g / cmP2P) 2310g.= vì vậy FGtHrdp=310. . .. Nh vậy, cần thiết tính Hp và t. a/ Tính Hp: Chiều cao tính toán của cột áp suất đợc tính theo công thức: HHPCp=22 Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 29 h - chiều cao của ống rót từ chỗ dẫn kim loại đến mặt thoáng (cm) C - chiều cao của vật đúc (cm) P - chiều cao vật đúc tính từ chỗ dẫn kim loại vào khuôn trở lên (cm). Tuỳ theo sự bố trí hệ thống rót trong khuôn mà ta có công thức tính Hp cụ thể sau: - Khi rãnh dẫn ở mặt phân khuôn (H.5.6a) thì PC=2, ta có : HHCp=8. - Khi rót từ trên xuống (H.5.6b) thì P = 0, ta có : HBpB = H. - Khi rót từ dới lên (H.5.6c) thì P = C, ta có : HHPHCp==22. b/ Tính thời gian kim loại lỏng chảy qua rãnh dẫn t Thời gian kim loại chảy qua rãnh dẫn đợc tính theo công thức kinh nghiệm sau: - Đối với vật đúc bằng gang và thép có thành mỏng, khối lợng m < 450kg. )(sGKt = K : hệ số phụ thuộc chiều dày của thành vật đúc: Chiều dày thành (mm) 2,5 ữ 3,5 3,5 ữ 8 8 ữ 15 K 1,63 1,85 2,2 - Đối với vật đúc lớn chế tạo bằng gang PGKt 2= P : hằng số có giá trị không đổi = 0,62; K : hệ số điều chỉnh Chiều dày thành (mm) 10 11 ữ 20 21 ữ 40 > 40 K 1,0 1,3 1,5 1,7 5.4.2. Tính tiết diện của các bộ phận còn lại của hệ thống rót Diện tích tiết diện các bộ phận còn lại đợc xác định theo tỷ lệ: - Đối với vật đúc bằng thép: FBrdB: FBrLXB: FBôrB = 1: 1,1: 1,2. - Vật đúc bằng gang xám và hợp kim đồng: FBrdB: FBrLXB: FBôrB = 1: 1,2: 1,4. H C P HCH P C a bc H.5.6. Sơ đồ tính toán cột áp suất Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 30- Vật đúc bằng hợp kim nhôm: FBrdB: FBrLXB: FBôrB = 1: 1,6: 0,9. Sau khi tính toán tiết diện các bộ phận cần chọn các kích thớc theo tiêu chuẩn: - Đờng kính của ống rót phần dới dBDB đợc tính: dFD=4. - Đờng kính của ống rót ở gần cốc rót dBrB đợc lấy lớn hơn dBDB: 10ữ15%. 5.5. Đậu ngót, đậu hơi 5.5.1. Đậu hơi Đậu hơi dùng để thoát khí trong lòng khuôn ra ngoài, đôi khi dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc. Có 2 loại đậu hơi: đậu hơi báo hiệu và đậu hơi bổ sung chúng thờng đợc đặt ở vị trí cao nhất của vật đúc. Đậu hơi thờng có dạng hình trụ côn 3-5P0P trên to dới nhỏ, hoặc có tiết diện hình chữ nhật. 5.5.2. Đậu ngót Dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi đông đặc. Thờng dùng khi đúc gang trắng, gang bền cao, thép, hợp kim màu, gang xám thành dày. Đậu ngót phải đợc đặt vào chỗ thành vật đúc tập trung nhiều kim loại vì ở đó kim loại đông đặc chậm nhất và co rút nhiều nhất. Có các loại: a/ Đậu ngót hở Đậu ngót hở là đậu ngót thông với khí trời, áp lực do trọng lợng của gang và áp suất không khí. Loại này bổ sung kim loại tốt, dễ quan sát khi rót. dễ chế tạo; song chiều cao đậu ngót phụ thuộc vào chiều cao hòm khuôn, hao phí kim loại, chất bẩn dễ rơi vào khuôn. b/ Đậu ngót ngầm Đây là loại đậu ngót không thông với khí trời mà nằm trong khuôn đúc để bổ sung kim loại cho vật đúc. Loại này dùng khi không dùng loại hở đợc. Loại này có u điểm là không phụ thuộc vào chiều cao hòm khuôn, ít tốn kim loại, sạch, song khó quan sát, bổ sung kim loại kém. Thờng có các loại đậu ngót ngầm sau: - Đậu ngót có lõi dầu: Lõi dầu đợc nung nóng tạo khí ép vào kim loại lỏng. - Đậu ngót khí ép: Đặt bên đậu ngót một cốc kim loại có đựng CaCOB3B. Khi nung nóng CaCOB3B phân huỷ tạo khí COB2B bay ra ép kim loại lỏng vào khuôn. - Đậu ngót có khí nén ngoài: Đặt 1 ống thổi trong khuôn, đến đậu ngót và qua đó thổi khí nén để gây 1 áp lực cho đậu ngót. Thờng dùng 3 loại trên khi đúc thép. Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 31 Chơng 6 Sấy, lắp và rót kim loại vào khuôn 6.1. Sấy khuôn và lõi Mục đích sấy nhằm nâng cao độ bền, tính thông khí và giảm bớt khả năng tạo khí của khuôn và lõi khi rót kim loại. Sấy chỉ thực hiện khi cần đúc những chi tiết yêu cầu kỹ thuật cao, vật đúc lớn và cao, có hình dạng phức tạp, nhiều phần lồi lõm, chịu lực lớn. Hiện nay thờng dùng khuôn tơi vì khỏi phải sấy và ráp khuôn khít nhau hơn. 6.1.1. Thực chất của quá trình sấy Thực chất của quá trình sấy là dùng 1 nguồn nhiệt để làm bốc hơi nớc trong khuôn và lõi. Song song với quá trình bốc hơi nớc còn có quá trình ôxy hoá các chất dính kết. Sự trao đổi nhiệt khi sấy thực hiện dới 3 hình thức sau: - Sấy tiếp xúc: Cho bề mặt khuôn tiếp xúc với bề mặt nung nóng. Cách này sấy không đều, sấy đợc 1 lớp mỏng, nên khuôn sấy xong phải dùng ngay, ít dùng để sấy lõi. - Sấy đối lu: Cho dòng khí nóng lớt trên bề mặt vật liệu ẩm, nớc trên bề mặt khuôn bốc hơi, sau đó độ ẩm ở những lớp phía trong sẽ khuyết tán ra ngoài và bốc hơi. Phơng pháp này tạo đợc nhiệt độ cao, đồng đều, thờng dùng sấy khuôn và lõi ở các phân xởng đúc. - Sấy bức xạ: Cho các tia hồng ngoại chiếu vào vật liệu ẩm. Sự bức xạ đều và thấu nhanh, dùng để sấy khuôn và lõi trong sản xuất hàng loạt. 6.1.2. Nhiệt độ và thời gian sấy a/ Nhiệt đô sấy Nhiệt độ sấy cao thì hơi nớc bốc càng nhanh, tốc độ sấy cao, thời gian sấy giảm. Nhng nhiệt độ cao quá làm cho hơi nớc bốc quá mạnh, có mặt ngoài khô nhanh còn phía trong ẩm làm cho hỗn hợp co giãn không đều, dễ sinh nứt nẻ. Nhiệt độ sấy thấp quá thì tốc độ sấy chậm, khuôn và lõi sấy không khô nên dễ sinh khuyết tật đúc. Tuỳ thuộc vào hình dạng, kích thớc khuôn, lõi, tuỳ từng loại chất dính kết trong hỗn hợp cát mà quyết định nhiệt độ sấy cho thích hợp. Thờng thì nhiệt độ sấy là: T = 175 ữ 450P0PC. Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 32b/ Thời gian sấy: Thời gian sấy phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, tốc độ chuyển động của dòng khí trong lò sấy, kích thớc của khuôn, lõi, độ ẩm ban đầu của hỗn hợp, chiều dày của lớp hỗn hợp cần sấy. Quá trình sấy qua 3 giai đoạn: I - Nung nóng khuôn lõi chậm và đều. II - Giữ nhiệt độ sấy ổn định, ẩm từ phía trong dần dần ra ngoài, giai đoạn này kéo dài. III - Làm nguội khuôn và lõi từ từ để tránh nứt nẻ 6.1.3. Các phơng pháp sấy a/ Sấy bề mặt Thờng sau khi sấy, phải rót ngay vì để lâu độ ẩm ở bên trong lại truyền ra ngoài. Phơng pháp này dùng sấy những khuôn trung bình và lớn. Có các cách sấy sau: - Đốt trực tiếp: Dùng rơm khô, củi đốt trực tiếp trên bề mặt khuôn. Có nhợc điểm sấy không đều, bề mặt dễ bị hỏng. - Dùng chất sơn có thấm khí cháy: Sơn 1 lớp lên bề mặt khuôn rồi đốt cháy. Sấy đợc dày 1 ữ 2 mm. - Dùng ngọn lửa của khí đốt lên bề mặt khuôn: Sấy đợc dày 2 ữ 3 mm. - Dùng tia hồng ngoại. b/ Sấy toàn bộ: Thờng dùng sấy trong lò buồng, lò liên tục. 6.2. Lắp ráp khuôn Đối với khuôn tơi làm xong là lắp ráp ngay còn khuôn khô sau khi sấy phải sửa lại những chỗ vỡ rồi mới ráp. Khi lắp ráp cần chú ý những điểm sau: a/ Kiểm tra vị trí lõi trong khuôn Sau khi đặt lõi vào khuôn ngời ta dùng những dỡng (chế tạo từ gỗ theo bộ mẫu) để kiểm tra vị trí của lõi trong khuôn, vị trí tơng đối giữa lõi và khuôn, hệ thống thoát khí, hệ thống rót. b/ Sử dụng con mã Để đỡ cho những lõi lớn, dài và nhất là những lõi cong xôn không bị biến dạng, xê dịch khi rót kim loại lỏng ta dùng những cái đỡ gọi là con mã đỡ. Để tránh cho lõi không bị nổi lên khi rót ta dùng những con mã chống. Những con mã làm bằng thép khi đúc gang và thép, nhôm khi đúc nhôm. I II IIITP0PC .giờChế độ sấy khuôn, lõiGiáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 33 Để tránh cho kim loại chảy ra theo mặt phân khuôn ngời ta quét 1 lớp sơn quanh viền ở mặt phân khuôn. Sau khi ráp khuôn để tránh cho kim loại khỏi chảy ra ở mặt trên cùng của khuôn ngời ta đắp một khung đất sét dày 2ữ3 mm. 6.3.Tính lực đè khuôn Sau khi lắp khuôn, ta phải dùng bulông kẹp chặt hai nửa khuôn hoặc đặt một tải trọng đè lên khuôn trên để tránh cho kim lọai lỏng không thể nâng khuôn trên lên và tràn theo mặt phân khuôn ra ngoài. Lực đè khuôn phải lớn hơn lực đẩy Acsimét của kim loại lỏng lên khuôn. Xét lực đẩy lên một tiết diện khuôn rất nhỏ nằm nghiêng với mặt ngang một góc và ở độ sâu h so với mặt thoáng kim loại lỏng. Lực đẩy tác dụng vuông góc với mặt khuôn. Theo định luật Acsimét: dP h dFn= dPBđ B= dPBnB.cos dPBđ B= h..dF.cos dFP/P = dF.cos dPBđ B= h..FP/ P P h dF dv VdvF===.' .00 Nh vậy, lực đẩy lên khuôn trên: PBđB = .V V- Thể tích đợc giới hạn mặt đáy là phần bề mặt tiếp xúc với kim loại lỏng (vật đúc) chiều cao tính từ mặt đó đến mặt thoáng kim loại ở cốc rót. Nếu có lõi thì lõi tiếp xúc với kim loại lỏng nên cũng chịu 1 lực đẩy Acsimet, lực này truyền qua gối lõi và truyền lên khuôn trên. Vậy tổng lực đẩy lên khuôn trên : P = PBđB + Q.PBLB. Lực đè khuôn : Q = ( P - GBKTB ).n . ở đây: GBKTB = GBcát khuônB +GBhòm khuônB; (GBhòm khuôn gỗB = 15% GBcát khuônB). n- hệ số an toàn (khi va đập của kim loại). Nếu kẹp bằng bulông thì lực tác dụng lên 1 bulông sẽ bằng: PQN=.,125 (N). 1,25 - hệ số tính đến sự phân bố không đều của tải trọng; Đờng kính bulông : dP= 004, (cm). hdF PBnB PBđB Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 346.3. Rót kim loại lỏng vào khuôn 6.3.1. Vị trí của khuôn khi rót - Khi rót thông thờng đặt khuôn nằm ngang đơn giản và sử dụng nhiều nhất. - Vật đúc quan trọng, thành mỏng và có nhiều phần phức tạp nên cho nằm nghiêng để tăng sự điền đầy, dễ thoát khí, xĩ dễ nổi. - Sơmi, xilanh, piston khi đặt đứng để cho thành vật đúc đợc chắc, không bị rỗ khí. 6.3.2. Thùng rót Thùng rót có vỏ ngoài bằng thép dày 6ữ8 mm, trong là 1 lớp gạch chịu lửa dày 20 mm có hình trụ, côn. Thùng rót có nhiều cỡ: - Thùng rót bằng tay một ngời khiêng chứa đợc 10ữ20kg; thùng rót 2,3,4 ngời khiêng chứa đợc 50ữ100kg. - Thùng rót bằng cần trục chứa đợc 1ữ1,5 tấn. Thờng rót ở miệng nếu thùng rót nhỏ (phải có thanh gạt để lọc xỉ). Nếu thùng lớn thì rót ở đáy. Trớc khi rót thờng đợc sấy nóng 300ữ400P0PC để khử độ ẩm và kim loại ít bị mất nhiệt. 6.3.3. Nhiệt độ rót Nếu nhiệt độ rót quá lớn thì sẽ cháy cát, tăng thể tích rỗ co, tăng ứng suất nhiệt và co nên dể sinh ra nứt nóng và nứt nguội, thiên tích nhiều. Giữ kín kim loại lỏng ở thùng rót 1 thời gian để hạ bớt nhiệt độ, làm thoát khí và dễ nổi xỉ trớc khi rót kim loại vào khuôn. Nếu nhiệt độ rót thấp thì sẽ thiếu hụt, dính khớp, do đó nhiệt độ rót đợc quy định nh sau: Đối với gang: - Nhiệt độ rót cho vật đúc lớn không quan trọng: 1220 ữ 1260P0PC - Nhiệt độ rót cho vật đúc trung bình : 1280 ữ 1320P0PC - Nhiệt độ rót cho vật đúc có thành mỏng : 1320 ữ 1360P0PC Nhiệt độ gang ra lò lớn hơn nhiệt độ rót 50P0PC Đối với thép: Tuỳ thuộc nhiệt độ chảy của mỗi loại mà quy định nhiệt độ rót. Thờng nhiệt độ thép ở trong lò lớn hơn nhiệt độ chảy 100P0PC. Nhiệt độ thép ra lò khoảng 1.550 ữ 1.600P0PC, nhiệt độ rót khoảng1.500P0PC. Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 35Đối với hợp kim đồng: 1040 ữ 1170P0PC Đối với hợp kim nhôm: 700 ữ 730P0PC Chơng 7 Nguyên lý chung khi thiết kế một chi tiết đúc 1. Kết cấu của vật đúc - Cần tránh các bề mặt lớn để tránh cong vênh khi đúc. - Cần tránh thiết kế các vật đúc có chổ mỏng gần chổ dày. - Đặt đậu ngót sao cho kim loại kết tinh từ chổ xa dần đến đậu ngót, để tránh rổ co. - Chọn vị trí vật đúc khi rót hợp lý để k. loại điền đầy tốt, tổ chức kim loại mịn chặt. - Bề mặt trên của vật trên của vật đúc nên tránh nằm ngang để thoát khí và nổi xĩ tốt. Đảm bảo làm khuôn dể dàng. 2. Đảm bảo hình dáng hình học của vật đúc đúng yêu cầu kỹ thuật: - Đối với các chi tiết mỏng và dài dể bị cong khi đúc, cần thiết kế mẫu cong ngợc với hớng cong của vật đúc. - Đối với các chi tiết mỏng mà bề mặt lớn thờng thêm gân vào khi thiết kế nhằm tăng độ cứng của chi tiết đúc. 3. Đảm bảo tiết kiệm kim loại - Có thể dùng phơng pháp hàn, dập nếu có thể đợc để gia công chi tiết. - Thay thế hợp kim có độ bền cao hơn. - Giảm thể tích kim loại ở những chổ không cần thiết. 4. Đảm bảo độ bóng bề mặt vật đúc - Khi làm khuôn nên nghiêng thành khuôn một góc < 3P0P. 5. Giảm khó khăn cho quá trình đúc - Vật đúc đợc thiết kế sao cho dể tháo mẫu và hộp lõi. - Giảm số lợng lõi và khó khăn khi gia công cơ khí. - Giảm khó khăn khi lắp ráp khuôn; dể phá khuôn lõi và làm sạch vật đúc. 6- Giảm khó khăn cho các bớc gia công tiếp theo - Kết cấu của vật đúc không đợc cản trở sự chuyển động của dao khi cắt gọt. - Tạo điều kiện cho quá trình khoan đợc dể dàng; dể lắp ghép. Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 367. khi thiết kế chi tiết đúc cần tính đến khả năng làm việc của nó. 8. Quá trình làm khuôn dể dàng - Dể rút mẫu, tránh việc làm lõi. - Mặt phân khuôn nên là mặt phẳng, tránh mặt cong, mặt bậc và nhiều mặt phân khuôn. - Trong điều kiện cho phép, tập trung phần quan trọng của vật đúc vào một hòm khuôn dới để loại bỏ sự xê dịch. - Những bề mặt lớn, bề mặt gia công cơ khí không nên để ở phía trên để tránh bị rỗ khí và rỗ xỉ. 9. Đảm bảo tính đúc tốt nhất Đảm bảo chiều dày chi tiết tối thiệu khi đúc để đảm bảo độ bền, khả năng điền đầy tốt nhất. Hớng kết tinh từ dới lên, từ xa đến gần đậu ngót để khí và xỉ chuyển vào đậu ngót. chơng 8 Tính đúc của hợp kim 8.1-Tính chảy loãng Tính chảy loãng là mức độ chảy loãng hay sệt của hợp kim đúc, nó quyết định khả năng điền đầy khuôn và nhận đợc vật đúc rõ nét. Có các yếu tố ảnh hởng đến tính chảy loãng của hợp kim đúc: - Nhiệt độ: TP0Ptăng lên (ở TP0Pnhất định) thì tính chảy loãng tăng.P - Cấu tạo hợp kim: Gang xám có tính chảy loãng cao nhất.P - Tạp chất: làm tăng độ sệt thuỷ lực.P - ảnh hởng của khuôn, thành phần hoá học và hình thức rót kim loại vào khuôn.P 8.2-Tính thiên tích Là sự không đồng nhất về thành phần hoá học trong từng phần của vật đúc. Có 2 loại thiên tích: Thiên tích vùng: Là sự không đồng nhất về thành phần hoá học trong từngP Pvùng của vật đúc. Nguyên nhân là do tỷ trọng các nguyên tố trong hợp kim khác nhau và trong từng phần phần của vật đúc có sự chênh lệch áp suất. Thiên tích trong nội bộ hạt kim loại: do các nguyên nhân sau: - Sự kết tinh của các nguyên tố hợp kim không cùng một lúc.P - Ngay trong hạt kim loại cũng lẫn xĩ và tạp chất.P - Do sự thẩm thấu giữa các phần tử trong hợp kim không triệt để.P 8.3-Tính co: Tính co là hiện tợng giảm thể tích và chiều dài của hợp kim khi TP0P giảm xuống. Có 2 loại: Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 37- Lõm co: Là những lổ rỗng hình nón hình thành ở trên bề mặt vật đúc. Nguyên nhân là do lớp ngoài đông đặc trớc lớp trong. khí, nớc trong kim loại thoát ra ngoài.P - Rổ co: Là những lổ rỗng nhỏ nằm bên trong vật đúc, nằm dọc trục thỏi đúc và nằm dới lõm co.P 8.4-Tính hoà tan khí : Tính hòa tan khí là sự hoà tan các khí: OB2B, HB2B, NB2B, CBOB, COB2B, CHB4B vào kim loại lỏng gây nên rỗ khí. chơng 9 Đúc gang xám Gang có nhiều loại, nh gang trắng, gang dẻo, gang biến tính, gang cầu, song trong kỹ thuật đúc ngời ta chủ yếu sử dụng gang xám. 9.1. KháI niệm về gang xám a/ ký hiệu: Gx. ví dụ: GxB15-28 b/ Thành phần hoá học: 2,5ữ3,5% C; 0,8ữ3% Si; 0,6ữ1,3% Mn; 0,2ữ1% P; <0,12%S. Trong đó C ở trạng thái tự do gọi là grafít.B c/ Tính đúc của gang xám: - Tính chảy loãng: Vì có C cao nên gang xám có tính chảy loãng cao.B - Độ co: Độ co của gang xám thấp (1%).B - Tính hoà tan khí: Các khí hoà tan trong gang xám: OB2B; NB2B; HB2B và hơi nớc.B - Tính thiên tích: Lợng chứa C; P; S và chiều dày thành vật đúc lớn thì thiên tích càng nhiều.B 9.2. Nấu chảy gang xám 9.2.1. Vật liệu nấu và mẻ liệu Khi nấu gang xám phải dùng những nguyên nhiên liệu sau: nguyên liệu: kim loại; nhiên liệu để cung cấp nhiệt; trợ dung để tạo xỉ; trong sản xuất đúc gọi là vật liệu nấu. Muốn nấu ra loại gang có thành phần hoá học đúng yêu cầu, có nhiệt độ cao, vận hành lò dễ dàng cần phải tính toán phối liệu cho một mẻ nấu gọi là mẻ liệu. a/ Nguyên liệu (khối lợng kim loại) : Nguyên liệu dùng trong một mẻ liệu: - Gang đúc (thỏi gang chế tạo ở lò cao): 30 ữ 50% - Gang vụn (các loại gang phế liệu) : 20 ữ 30% - Vật liệu về lò (phế liệu từ lò đúc) : 30 ữ 35% - Thép vụn : 0 ữ 10% Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 38- Ferô hợp kim (FeSi; FeMn ) : 1 ữ 2% Vật liệu trớc khi đa vào lò phải đợc lấy theo một tỷ lệ nhất định; phải làm sạch gỉ và các chất bẩn. b/ Nhiên liệu Than lót lò và than mẻ trong lò đúc phải chịu tác dụng của cả cột liệu rất nặng nên than phải có độ bền cơ học và bền nhiệt cao. Khả năng phản ứng của than gọi là hoạt tính. Than dùng tốt cho lò đúc là than có hoạt tính thấp vì dể cháy hoàn toàn (tạo thành COB2B nhiều và CO ít), tạo ra nhiều nhiệt lợng, gang lỏng có nhiệt độ cao; độ ẩm và lợng lu huỳnh trong than càng ít càng tốt. Hiện nay thờng dùng các loại than đúc sau: - Than cốc: (10ữ16)% khối lợng kim loại/ Mẻ liệu. - Than gầy (than đá có mức độ các bon hoá cao): ở nớc ta thờng dùng than gầy Đông triều, Mạo khê, trớc khi sử dụng cần nhiệt luyện: nung chậm than gầy trong lò thiếu không khí ở 900ữ1000P0PC trong 14 giờ sau đó làm nguội chậm trong vòng 6ữ8 giờ. Sau khi nhiệt luyên than gầy có ít lu huỳnh hơn có khả năng phản ứng thấp và có độ bền cao. Trong thực tế thờng dùng: 20 ữ 22% khối lợng kim loại/ Mẻ liệu. - Than đá: ít dùng vì nhiệt trị thấp, độ bền cơ học không cao. c/ Chất trợ dung Dùng để làm loãng xỉ và khử tạp chất. Thờng dùng đá vôi (4ữ5% khối lợng kim loại/Mẻ liệu); đá huỳnh thạch (chứa CaFB2B): (<8% khối lợng kim loại/Mẻ liệu) hoặc xỉ lò Máctanh có thành phần: 25% SiOB2B, 40% (CaO+MnO), 20% (FeO+MnO). 9.2.2. Lò nấu gang Thờng dùng lò đứng, lò chõ, lò điện. Nhng chủ yếu là dùng lò đứng và lò chõ. Lò đứng đợc sử dụng rộng rãi vì cấu tạo đơn giản, tiêu hao nhiên liệu ít, vốn đầu t thấp, dể thao tác, công suất cao (500ữ25.000 kG gang lỏng/ giờ). Song nhiệt độ gang ra lò không cao (1450P0PC), thành phần hoá học của gang không ổn định. Các gang hợp kim cần chất lợng cao thờng đợc nấu bằng lò điện hoặc lò nồi. a/ Lò đứng nấu gang Cấu tạo lò đứng: Là là loại lò đứng, hình trụ gồm các bộ phận chủ yếu là: bộ phận đỡ lò, thân lò, thiết bị tiếp liệu và thiết bị gió nóng, hệ thống gió và thiết bị làm nguội, ống khói có thiết bị dập lửa, lò tiền và đờng dẫn gang v.v Lò đợc đặt trên cột chống (1) của bộ phận đỡ lò. Thân lò gồm có vỏ ngoài (2) làm bằng thép tấm dày 8ữ10 mm, phía trong xây gạch chịu lửa (3) (gạch samốt, gạch dinát hoặc là gạch nung già). Bộ phận tiếp liệu đa than cốc (5) và kim loại (6) vào lò qua cửa tiếp liệu. Lò có 1,2 hoặc 3 hàng lổ mắt gió đợc cấp gió từ quạt gió (19) qua ống gió (9) nằm trên nồi lò. Tên đỉnh ống khói (10) là thiết bị dập lửa (11). Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 39Phần nồi lò là phần không gian từ đáy lò (12) tới ống gió (9). Đáy lò đợc phủ một lớp vật liệu chịu lửa đã nện chặt. Xỉ đợc tháo ra ngoài bằng miệng (18). Toàn bộ lò đợc gá trên 3 trụ đỡ bằng thép. H.9.1. Sơ đồ cấu tạo của lò đứng nấu gang Kích thớc lò: - Đờng kính trong của lò: D = QLKL ,.4711 (m). Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 40Trong đó: Q công suất lò (6 ữ 8 tấn/giờ); L- Số mP3P gió dùng cho 1 kg nhiên liệu (6,5ữ6,8 mP3P/kg); LB1B- Số mP3P gió dùng cho 1mP2P tiết diện lò trong 1 phút. K - Tỷ lệ than trong mẽ liệu (%) - Chiều cao lò: lò cỡ nhỏ: HBoB = (3ữ5)D m; lò cỡ lớn: HBoB= (2,5ữ4)D (m). - Chiều cao nồi lò (là khoảng cách từ tâm mắt gió chính xuống đáy lò: HBnB = 500ữ700 mm. - Hệ thống mắt gió: Tỷ lệ mắt gió =ữFFgiolo1419; độ dốc của mắt gió: mắt gió chính có độ dốc 10ữ15P0P, mắt gió phụ có độ dốc 15ữ30P0P; lò thờng có 3 hàng mắt gió cách nhau 200 mm, hàng mắt gió chính chiếm 75% FBgióB. Quá trình nấu: Sau mỗi lần nấu phải sữa lò: sữa tờng lò, lỗ ra gang, ra xỉ, đắp đáy lò rồi chất củi đốt để sấy lò trong 2ữ4 giờ, khi củi to cháy, đổ dần than lót xuống cho đến khi cao hơn mắt gió chính 1,2ữ1,5 m. Sau đó chất vật liệu vào theo từng mẽ liệu một theo thứ tự: kim loại (thép vụn, gang thỏi, gang vụn và fêrô) - nhiên liệu - chất trở dung cứ lặp đi lặp lại nh thế cho đến đầy lò. Chờ 20ữ40 phút cho vật liệu nóng rồi thổi gió vào. Thực chất của quá trình nấu: Quá trình ôxy hoá nhiên liệu và tạp chất để phát nhiệt và quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và vật liệu nấu. b/ Lò chõ nấu gang Hiện nay các xởng đúc nhỏ đều dùng lò chõ để nấu gang. Ưu điểm cơ bản là cấu trúc rất đơn giản dễ chế tạo, vốn đầu t rất ít. Nhiên liệu dễ kiếm, chỉ cần than cỡ nhỏ 20-30 mm, có thể nấu bằng nhiều loại than đá. Song lò chõ có năng suất thấp và thành phần hoá học của gang không ổn định. Lò chõ chỉ phù hợp cho các xởng đúc nhỏ, mặt hàng đúc cỡ nhỏ (<60 kG), điều kiện cơ khí hoá thấp. Lò chõ thấp hơn lò đứng, không có bộ phận dập lửa lắng bụi. Thân lò chia làm 2 hoặc 3 đoạn để dễ dàng nâng hạ và tháo lắp. Lò chõ có 2 loại: quay nghiêng và cố định. nghiêng lò ra gang Mắt gió Hộp gió Lỗ xỉ Lỗ ra gangH D H.9.2. Sơ đồ lò chõ nấu gang Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 41 Lò có các thông số kỹ thuật sau: - Đờng kính trong của lò: 400ữ500 mm. - Chiều cao của lò: H/D = 2ữ3 là hợp lý. - Mắt gió: gió vào lò 110ữ120 mP3P/mP2P.phút là đợc. - Trọng lợng mẻ liệu < 60 kG; tỷ lệ than/gang khoảng 20ữ30%. chơng10 Đúc kim loại màu 10.1. Đặc điểm và công nghệ đúc đồng 10.1.1. Đặc điểm - Hợp kim đồng có nhiệt độ chảy thấp (1073P0Pc), tính chảy loãng cao có thể đúc đợc những vật đúc phức tạp, rõ nét. Hỗn hợp làm khuôn, lõi nhỏ mịn, cần sơn bột grafit để chống cháy cát. - Vì có tính chảy loãng tốt nên có thể phân bố nhiều vật đúc vào một hòm khuôn có chung một hệ thống rót, đúc đợc các vật mỏng. - Vì có độ co lớn nên đậu ngót phải lớn và đặt ở những chổ tập trung kim loại. - Đồng dể bị ôxy hoá, đồng thanh dể bị thiên tích nên dòng kim loại rót vào khuôn phải thấp và nhanh, chảy êm và liên tục nên ống rót thờng hình rắn, nhiều tầng. 10.1.2. Công nghệ đúc đồng a/ Vật liệu nấu - Vật liệu chính: Gồm đồng đỏ kỹ thuật, đồng thanh và đồng thau, hồi liệu. - Hợp kim phụ: Hợp kim đồng + 1 nguyên tố kim loại khác (50%Cu + 50%Al hoặc 80%Cu + 20%Mn) - Chất khử ôxy: Dùng để hoàn nguyên ôxyt kim loại trong hợp kim (90%Cu + 10%P) vì: 5CuB2B0 + 2P = 10Cu + PB2B0B5B; PB2B0B5B tạo thành xỉ nổi lên. - Chất trở dung: Dùng để chống hiện tợng hút khí và để kim loại lỏng khỏi bị ôxy hoá đồng thời để tách tạp chất ra thành xỉ. Thờng dùng: Than củi hoặc thuỷ tinh lỏng, thạch cao, muối ăn.v.v b/ Lò nấu đồng Thờng dùng lò nồi, lò ngọn lửa, lò hồ quang và lò cảm ứng. ở nớc ta hiện nay thờng nấu đồng bằng nồi grafit đốt bằng than. Nồi grafit xốp, khí dể xâm nhập vào kim Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 42loại lỏng và có độ bền không cao nên phải thận trọng khi vận chuyển. Trớc khi nấu phải sấy nồi bằng củi sau đó cho thêm than để tăng dần lên 600P0PC mới chất liệu. Nấu đồng đỏ: Sấy lò đến 900ữ1000P0PC, chất một lớp than củi vào đáy nồi và phủ một lớp than củi lên trên. Tiếp tục nung cho đến khi Cu nóng chảy. Sau khi Cu nóng chảy, cho dần Cu + P vào để khử ôxy. Khử xong rót lấy mẫu, để nguội đem bẻ mẫu. Nếu mẫu bị nứt chứng tỏ trong đồng vẫn còn ôxy nên tiếp tục khử hết ôxy rồi mới rót. Nấu đồng thanh thiếc: Sấy lò 600ữ700P0Pc rồi chất liệu theo thứ tự: Đầu tiên chất đồng thỏi nguyên chất, nấu cho chảy hết rồi cho đồng cục vào. Sau khi đồng nóng chảy lập tức cho than củi khô lên bề mặt để bảo vệ cho đồng không bị ôxy hoá. Tốt nhất là dùng chất trợ dung lỏng (41ữ47% SiOB2B + 25ữ32% MnO + 10ữ15% NaB2BOB3B + 11ữ14% AlB2BOB3B). Khi kim loại đạt đến nhiệt độ 1200P0PC, cho hợp kim Cu+P vào để khử ôxy. Sau đó khuấy đều để tách xỉ ra khỏi kim loại. Hợp kim phụ trớc khi cho vào lò phải đợc sấy nóng 110 - 150P0PC, Kẽm và thiếc đợc bó thành khối. Khi nhiệt độ hợp kim đạt đến 1160 - 1200P0PC thì cho kẽm và thiếc vào, đến nhiệt độ 1250 - 1280P0PC, giữ nhiệt khoảng 5 - 10 phút rồi lấy mẫu thử. Nấu đồng thanh nhôm: Nguyên liệu nấu nh nấu đồng thanh thiếc, còn có thêm Mangan kim loại, sắt mềm, nhôm, hợp kim phụ, hồi liệu, chất khử ôxy. Đầu tiên chất đồng thỏi và sắt vào lò, phủ than củi và chất trở dung có chứa 90% thuỷ tinh vụn và 10% trờng thạch. Khi nhiệt độ đạt 1200P0PC, cho Cu-P vào để khử ôxy, sau đó cho hợp kim phụ Cu-Mn hoặc Mn nguyên chất vào và hợp kim Cu-Al cho vào sau cùng. Khi nhiệt độ đạt 1200 - 1250P0PC thì đa rót. Nấu đồng thau silic: Vật liệu nấu gồm: đồng thau silic đã chế tạo sẵn, hồi liệu, phoi đồng thau đã cô thành thỏi, kẽm và silic tinh thể. Cách chuẩn bị cũng nh thứ tự chất liệu vào lò nh nấu đồng thanh thiếc nhng kẽm dể bốc hơi nên phế liệu có chứa kẽm và các chất dể cháy để sau cùng. Nhiệt độ rót của hợp kim khoảng 980 - 1080P0PC, nhiệt độ rót mẫu thử 1000 - 1020P0PC. 10.2. Đặc điểm và công nghệ đúc nhôm Lớp cách nhiệtGạch chịu lửaNhiên liệuKhông khíKhóiNắp lòH.10.1. Nấu đồng bằng lò nồi nhiên liệu mazút Nồi lòGiáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 4310.2.1. Đặc điểm - Thờng đúc trong khuôn cát và trong khuôn kim loại. - Nhôm co nhiều nên hỗn hợp làm khuôn phải có tính lún tốt, độ bền cao, tăng chất dính và chất phụ. - Nhôm có tinh chảy loãng cao nên có thể đúc đợc các vật đúc có thành mỏng tới 2,5 mm và phức tạp. - Nhôm dể hoà tan khí nên ống rót dùng loại hình rắn, bậc. - Đậu hơi, đậu ngót lớn đến 250% khối lợng vật đúc. - Không nên dỡ khuôn sớm quá vì nguội nhanh ngoài không khí dể bị nứt. 10.2.2. Công nghệ đúc kim loại a/ Nguyên vật liệu: Gồm 40ữ60% vật liệu cũ và 60ữ40% kim loại nguyên chất. - Kim loại nguyên chất thờng dùng: 90%Al + 10%Mn; 50%Al + 50%Cu; 85%Al + 15%Si. - Chất trở dung: để ngừa sự ôxy hoá và tạo xỉ. Thờng dùng: 44%KCl + 56%MnClB2B hoặc 50%NaCl + 35%KCl + 15%NaB3BAlFeB6B. Những chất này phá huỷ ôxyt nhôm để tạo xỉ. b/ Lò nấu nhôm: Lò nấu nhôm thờng dùng: Lò nồi, lò điện trở hoặc lò cảm ứng. c/ Quá trình nấu: Quá trình nấu nhôm khó khăn do sự ôxy hoá mạnh liệt và sự bảo hoà khí khi nung trên 800P0PC. Nên thờng nấu dới lớp chất trở dung, tinh luyện bằng khí hoặc muối rồi biến tính. - Nấu dới lớp chất trở dung: Chất 1/3 mẽ liệu vào lò, trên phủ một lớp chất trở dung rồi tiến hành nấu chảy. Phần mẽ liệu còn lại sấy nóng đến 100ữ120P0PC (thoát hết nớc) rồi cho vào kim loại lỏng trong lò. Để tổ chức đều mịn ta cho vào một số chất biến tính. Khuấy đều rồi thử mẫu, nếu mẫu nguội mà còn sủi bọt thì phải tiếp tục khử ôxy. - Tinh luyện bằng khí: Nấu chảy 1/3 mẽ liệu rồi cho hợp kim phụ và phần còn lại của mẽ liệu vào lò. Khuấy đều rồi thổi khí clo (hoặc NB2B) vào kim loại lỏng, khoảng 5ữ15 phút để tinh luyện: 3ClB2B + 2Al = 2AlClB3B + Q ClB2B + HB2 B = 2HCl + Q AlClB3B và HCl bay lên tạo thành sự sôi mang theo các tạp chất (AlB2BOB3B, SiOB2B) và các khí khác thoát ra ngoài. sau đó cũng làm biến tính, thử và rót vào khuôn. H.10.2. Lò điện trở nấu nhômGiáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 44 Chơng 11 Các phơng pháp đúc đặc biệt 11.1. đúc trong khuôn kim loại 11.1.1. Khái niệm Đúc trong khuôn kim loại là rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kim loại. Phơng pháp này có đặc điểm nh sau: - Khuôn có thể dùng đợc nhiều lần (vài trăm đến hàng vạn lần) tùy thuộc vào kim loại vật đúc. - Vật đúc có độ chính xác cao (cấp 7 ữ 9) và độ bóng bề mặt cao vì độ chính xác và độ bóng bề mặt cao. - Tổ chức hạt kim loại nhỏ mịn (do nguội nhanh) nên cơ tính tốt. - Tiết kiệm đợc vật liệu làm khuôn và điều kiện lao động tốt. Song đúc trong khuôn kim loại có nhợc điểm: - Giá thành khuôn đắt nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối. - Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên giảm khả năng điền đầy của kim loại, do đó khó đúc vật phức tạp và vật có thành mỏng. - Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên khi đúc gang dễ bị hoá trắng. - Khuôn, lõi bằng kim loại nên không có tính lún, ngăn trở sự co của kim loại nhiều làm cho vật đúc dễ nứt. Tuy có một số nhợc điểm nhng do có nhiều u điểm nên khuôn kim loại ngày nay đợc dùng rất rộng rãi để đúc các vật bằng thép, gang, đồng, nhôm, magiê khi chế tạo các chi tiết nh ống dẫn khí áp lực cao, secmăng, xilanh của bơm thuỷ lực, bàn là, van, pittông, biên, trục khuỷu, cam và những chi tiết khác 11.1.2. Vật liệu làm khuôn và kết cấu khuôn a/ Vật liệu làm khuôn: Thờng dùng là gang, thép hợp kim, thép C và đồng. b/ Vật liệu làm lõi: lõi có thể làm bằng kim loại hoặc bằng hỗn hợp cát đất sét. c/ Vật liệu sơn khuôn: để bảo vệ bề mặt khuôn ta phải sơn khuôn. Vật liệu sơn Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 45khuôn tùy thuộc vào hợp kim đúc. Thành phần sơn thờng dùng nh sau: - Để đúc thép: 50% bột thạch anh + 5,5% đất sét chịu nhiệt + 1,5% xà phòng lỏng + 30% nớc. - Để đúc gang: 100g bột thạch anh + 50g thủy tinh lỏng + 1lít nớc. - Đúc hợp kim nhôm: 5% bột graphit + 2% dầu nhờn + 10% graphin+65% dầu hoả. - Đúc hợp kim nhôm: 15% bột phấn + 8% bột graphit + 4% thuỷ tinh lỏng + 73% nớc. b) Kết cấu khuôn lõi: Cấu tạo của khuôn kim loại tùy thuộc vào vật đúc. Đối với các vật đúc đơn giản, khuôn thờng đợc làm 2 nửa tơng ứng với hòm khuôn trên và dới nh khi đúc trong khuôn cát. Hai nửa khuôn có thể ghép với nhau bằng bản lề hay chốt định vị. Trên hình 5.1 giới thiệu khuôn kim loại có lõi cát để đúc gang. Khuôn gồm hai nửa 1 và 2, lòng khuôn 3, hệ thống rót 4 (hệ thống rót thờng bố trí ở mặt phân khuôn để dễ chế tạo khuôn), gờ khuôn 5 để đảm bảo cứng vững cho khuôn, chốt định vị 6 để lắp hai nửa khuôn với nhau chính xác. Để kẹp chặt khuon lên máy ta dùng gờ 7 có lỗ bắt bulông. Đặt lõi cát 8 nhờ gối lõi 9. Khí trong khuôn thoát ra theo rãnh thoát khí 10 (đặt dọc theo mặt phân khuôn và sâu 0,2 ữ 0,5mm). Để dễ lấy vật đúc ra khỏi khuôn, ta dùng chốt đẩy thờng chế tạo thành thỏi hình trụ và lắp vào các lỗ 11 ở thành khuôn. Yêu cầu khuôn khi ghép với nhau phải khít để tránh cho vật đúc khỏi bị bavia. Đối với những vật đúc phức tạp, khuôn gồm nhiều phần ghép lại với nhau, mỗi phần khuôn tạo nên một phần của vật đúc. Gia công khuôn có thể tiến hành bằng đúc rồi gia công cơ để đạt độ chính xác và độ bóng cao. 11.1.3. Quá trình công nghệ đúc trong khuôn kim loại - Làm sạch bề mặt lòng khuôn lõi (sau mỗi lần đúc). Hình 11.1- Khuôn kim loại có lõi cát để đúc gang. Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 46 - Sấy khuôn đến nhiệt độ nhất định để hạn chế sự giảm nhiệt độ nhanh của kim loại lỏng làm ảnh hởng đến tính chảy loãng. Nhiệt độ sấy khuôn phụ thuộc vào hợp kim đúc và đợc quy định nh sau: Hợp kim đúc Nhiệt độ sấy Hợp kim đúc Nhiệt độ sấy Gang Thép Hợp kim đồng 200 ữ 350 200 ữ 350 <100 Hợp kim nhôm, chi tiết không phức tạp. Hợp kim nhôm, chi tiết phức tạp vừa. Hợp kim nhôm, chi tiết rất phức tạp. 150 ữ 250 250 ữ 350 350 ữ 450 - Sơn bề mặt khuôn, lõi một lớp sơn đệm chịu nhiệt, chiều dày lớp sơn đến 2mm, chỉ sơn 1 ữ 2 lần trong một ca. - Sơn phủ trên lớp sơn đệm một lớp sơn áo bằng dầu mazut, dầu hoả hoặc dầu thực vật; khi rót kim loại lỏng vào khuôn, lớp sơn này sẽ cháy tạo nên màng khí ngăn cách kim loại lỏng và bề mặt khuôn, do đó nâng cao tính chịu nhiệt của khuôn. - Lắp khuôn và rót kim loại vào khuôn. - Để nguội vật đúc trong khuôn một thới gian nhất định rồi dỡ khuôn. Thời gian này tùy thuộc vật đúc và hợp kim đúc. Nếu dỡ vật đúc sớm quá, vật đúc sẽ nguội nhanh ngoài không khí nên dễ nứt, nếu dỡ vật đúc muộn quá cũng dễ nứt do khuôn lõi kim loại ngăn trở sự co của vật đúc. 11.2. đúc dới áp lực 11.2.1. Khái niệm Thực chất của quá trình đúc dới áp lực là ép kim loại lỏng vào khuôn kim loại với áp lực đến hàng trăm átmôtphe. Đúc dới áp lực có u điểm sau: - Vật đúc có độ chính xác và độ bóng cao (độ chính xác đạt tới 0,01mm). - Bề mặt bên trong của vật đúc cũng có độ bóng cao do dùng lõi kim loại mà không dùng đợc lõi cát. - Đúc đợc những vật mỏng (chiều dày > 0,3mm) và đúc đợc vật phức tạp (đúc đợc lỗ có đờng kính 1,5 ữ 3mm) do kim loại lỏng đợc ép vào khuôn nên có khả năng điền dầy tốt. Năng suất rất cao (100 ữ 200 vật đúc/giờ). - Do đúc trong khuôn kim loại nên vật đúc nguội nhanh, cơ tính tốt. Nhng đúc dới áp lực có nhợc điểm là: - Không dùng đợc lõi cát nên hình dáng bên trong của vật đúc không đợc quá phức tạp. - Kim loại lỏng dẫn vào khuôn dới áp lực cao, tốc độ lớn nên làm khuôn mau mòn. ít dùng để đúc kim loại đen vì nhiệt độ chảy của kim loại đen cao làm cho tuổi bền khuôn giảm. Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 47 Đúc dới áp lực dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp nh vỏ bơm xăng dầu, nắp buồng ép, van dẫn khí, kèn đồng Hợp kim để đúc dới áp lực thờng là hợp kim thiếc, chì, kẽm, magiê, nhôm, đồng. Tất cả những hợp kim này yêu cầu ít lẫn tạp chất sắt (vì sắt có nhiệt độ nóng chảy cao làm giảm tính chảy loãng của hợp kim, nếu sắt cha chảy dễ làm cho khuon mau mòn và tạo nên ôxyt sắt làm giảm cơ tính vật đúc); yêu cầu hợp kim ít hoà tan khí vì khí hoà tan tạo nên rỗ khí, tạo nên ôxyt kim loại làm giảm cơ tính vật đúc; yêu cầu hợp kim có khả năng chuyển động dễ dàng khi ở thể lỏng vì đúc dới áp lực có tốc độ chuyển động tới hàng ngàn mét/ giờ, nếu kim loại lỏng khó chuyển động thì không điền đầy hết lòng khuôn; yêu cầu hợp kim co ít ở thể lỏng và khi kết tinh vì ngợc lại dễ làm vật đúc bị nứt. 11.2.2. Kết cấu khuôn và vật liệu làm khuôn a/ Kết cấu khuôn Khuôn kim loại để đúc dới áp lực thờng gồm hai nửa, một nửa khuôn cố định và một nửa khuôn di động. Lõi kim loại có nhiều mảnh ghép với nhau nh đúc trong khuôn kim loại. Ngoài ra, còn có chốt đẩy vật đúc, hộp để kẹp khuôn và các chi tiết phụ khác nh đinh tán, bulông kẹp Khi thiết kế khuôn cần chú ý: - Vật đúc cần phân bố trong một nửa khuôn để dễ chế tạo khuôn và không bị sai lệch do lắp khuôn gây ra. - Vị trí vật đúc trong khuôn cần đảm bảo dễ lấy ra khỏi khuôn và khi lấy đồng thời đẩy đợc vào các phần của vật đúc để tránh biến dạng. - Số lợng vật đúc trong khuôn cần đảm bảo kim loại dễ điền đầy khuôn. Các chi tiết đúc cần đều nhau về khối lợng, kích thớc để đảm bảo kết tinh cùng một lúc, tránh các khuyết tật đúc (co, nứt). - Đảm bảo dễ tách lõi khỏi vật đúc, muốn vậy hớng rút lõi cần bố trí thẳng góc với mặt phân khuôn. - Đảm bảo dẫn kim loại vào khuôn dễ và đầy đủ, dễ tách vật đúc khỏi khuôn. Hớng của dòng kim loại dẫn vào khuôn cần tránh thẳng góc với nửa khuôn động vì sẽ làm cho khuôn không vững và dễ rỗ khí. - Đảm bảo thoát khí khỏi khuôn dễ dàng. Muốn vậy, ngoài việc khí thoát qua mặt phân khuôn, qua khe hở giữa chốt đẩy và khuôn ngời ta còn làm thêm các rãnh thoát khí dọc theo mặt phân khuôn. Bề sâu các rãnh này khoảng 0,07mm đối với vật đúc thiếc, chì; 0,1mm đối với kẽm, magiê; 0,2mm đối với nhôm, đồng. - Khuôn cần đợc gia công chính xác, mặt phân khuôn cần mài nhẵn. b) Vật liệu làm khuôn Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 48 Vì chịu áp lực cao, tốc độ dòng kim loại chảy vào khuôn cao nên cơ tính, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn của vật liệu khuôn đúc dới áp lực cao hơn khuôn kim loại thông thờng. 11.2.3- Máy đúc dới áp lực cao a) Máy đúc áp lực thấp Máy đúc áp lực thấp có áp suất ép khoảng 6 ữ 75at. Loại máy này có thể vận hành bằng tay, bán tự động hoặc tự động. Nó chỉ dùng để đúc kim loại có điểm chảy < 450P0PC (nh thiếc, chì, kẽm); khi đúc những kim loại có điểm chảy > 450P0PC thì giữa thành xilanh và pittông tạo thành một màng oxyt dễ làm cho máy bị tắc. Khuyết điểm của máy này là hệ thống pittông xilanh chóng mòn. b/ Máy đúc áp lực cao Máy đúc áp lực cao có áp suất ép khoảng 100 ữ 200at. Vì có áp suất lớn nên nó khắc phục đợc nhợc điểm của loại máy đúc áp lực thấp, có thể dùng để đúc những kim loại màu có điểm chảy > 450P0PC, do đó loại máy này đợc dùng phổ biến hơn. 11.3. đúc ly tâm 11.3.1. Khái niệm Đúc ly tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loại lỏng đợc phân bố đều theo bề mặt bên trong của khuôn hoặc điền đầy lỏng khuôn để tạo thành vật đúc. Lực ly tâm tác dụng vào kim loại lỏng tính theo công thức: P = m.r.P2P Qua công thức trên ta thấy khối lợng riêng m của kim loại càng lớn, bán kính H.5.2. Sơ đồ máy đúc áp lực

Tài liệu liên quan

Tài liệu Phân chia ngành nghề theo hệ thống GICS pptx
- 2
- 873
- 4
giới thiệu về công nghệ và hệ thống truyền động cho động cơ quay chi tiết máy mài tròn
- 27
- 821
- 0
Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị chăn nuôi gia súc, gia cầm theo kiểu công nghiệp qui mô vừa và nhỏ qui trình công nghệ, hệ thống thiết bị giết mổ lợn bán tự động qui mô 20 con h
- 93
- 697
- 0
Hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất sirô fructoza 42 % để sử dụng trong công nghiệp thực phẩm
- 268
- 923
- 2
Nghiên cứu lựa chọn quy trình công nghệ và hệ thống máy, thiết bị cho mô hình sản xuất lúa theo hướng cơ giới hóa đồng bộ ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và vùng Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH)
- 195
- 748
- 1
Báo cáo khoc học: Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất trong hệ thống điện ppt
- 10
- 459
- 1
Phân tích tính công nghệ đúc của chi tiết pptx
- 14
- 692
- 16
Công nghệ đúc: Hệ thống rót ppt
- 33
- 1
- 32
Luận văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp ứng dụng công nghệ trong hệ thống thông tin
- 82
- 456
- 1
Nghiên cứu và tiếp nhận công nghệ về hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) - Xây dựng phòng thí nghiệm Galileo ở Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
- 514
- 735
- 0