Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4: Một số phương pháp đúc (Phần 6) - Nguyễn Ngọc Hà

VẬT LiỆU & HHLK CÁT NHỰA Vật liệu chịu lửa Chất dính (nhựa) Các chất phụ gia: chất phụ gia đông rắn, chất tách mẫu 4 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2.1. Vật liệu chịu lửa 2.1.1. Cỡ hạt Đối với cát thạch, nên dùng cỡ hạt: 0075, 01, 016, 02 Nên dùng cát có độ hạt phân tán vì: - Các hạt cát sẽ đạt nhiệt độ chuyển biến thù hình ở các thời điểm khác nhau  giảm sự thay đổi đột ngột về thể tích khuôn - Không cần quan tâm đến độ thông khí 5 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2.1.2.Thành phần hóa học của cát Yêu cầu cao về TPHH vì các tạp chất làm giảm mạnh độ bền khuôn  oxit kiềm, kiềm thổ < 0,5% Sét làm giảm độ bền của khuôn  lượng sét < 1% Hàm lượng nước trong cát cũng làm giảm độ bền khuôn 6 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2.2. Nhựa Tham khảo: “ Các p/p và công nghệ đúc đặc biệt” 7 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3. CÁT NHỰA ĐÔNG RẮN NÓNG 3.1. Mở đầu Chất dính: nhựa đông rắn nóng: phenol formaldehyt, ure formaldehyt, furan Đây đều là những loại nhựa đông rắn nóng và không thuận nghịch Độ bền của HH cát - nhựa đông rắn nóng rất cao  Công nghệ đúc trong khuôn vỏ mỏng 8 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.2. Đặc điểm 3.2.1. Ƣu điểm HHLK có độ linh động cao  khuôn sắc nét  độ chính xác vật đúc cao Do không cần quan tâm đến độ thông khí  cho phép cát làm khuôn cỡ hạt nhỏ  độ bóng bề mặt vật đúc cao Khi rót khuôn: nhựa phân hủy  tạo lớp khí mỏng trên bề mặt khuôn: bảo vệ vật đúc khỏi cháy dính cát 9 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.2.1. Ƣu điểm Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình Có thể bảo quản khuôn, ruột lâu dài do tính không hút ẩm của hỗn hợp Giảm lượng HHLK 10 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.2.2. Nhƣợc điểm Giá thành của hỗn hợp cát nhựa cao Giá thành bộ mẫu tương đối cao Độ sinh khí cao  vật đúc dễ bị rỗ khí; phải tăng cường thông gió và xử lý khí thải cho xưởng Mức độ ô nhiễm tương đối cao Khối lượng và kích thước vật đúc bị hạn chế 11 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.2.3. Phạm vi sử dụng Đúc các vật đúc nhỏ (0,5 – 100 kg), thành không quá dày, sản lượng đúc phải tương đối lớn Vật đúc đạt độ bóng bề mặt cấp 4 đến 6; cấp chính xác 5 – 8 Chế tạo ruột nhỏ, phức tạp, ruột vỏ mỏng 12 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.2.3. Phạm vi sử dụng 13 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.2.3. Phạm vi sử dụng 14 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.3. Các phƣơng pháp chuẩn bị HHLK cát nhựa 3.3.1. Hỗn hợp cơ học Nhựa ở dạng bột hoặc vẫy nằm lẫn cơ học giữa các hạt cát Dễ bị phân lớp do chênh lệch lớn về khối lượng riêng giữa cát và nhựa 15 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Phƣơng pháp chế tạo Sấy cát; sàng; cho vào máy trộn con lăn Cho chất làm ướt vào (thường dùng dầu hỏa); đảo trộn vài phút Cho bột hoặc vẫy nhựa vào; trộn 8-10 phút Lƣu ý: máy trộn phải có nắp và trang bị hệ thống hút bụi 16 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.3.2. Hỗn hợp bao phủ Nhựa bao quanh hạt cát thành một màng mỏng Chất lượng cao hơn hỗn hợp cơ học về độ bền, độ thông khí, độ chảy Có nhiều phương pháp chế tạo: phương pháp hồ nguội, phương pháp hồ nóng PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17 3.3.2. Hỗn hợp bao phủ Chế tạo bằng phƣơng pháp hồ nguội Hòa tan bột nhựa vào các dung môi dễ bay hơi (cồn, aceton ) Sấy cát, để nguội; cho vào máy trộn con lăn (có hệ thống thổi không khí và thoát khí) Cho dung môi đã hòa tan nhựa vào, trộn đều với cát để các hạt cát được phủ đều một lớp nhựa 18 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.4.Các tính chất của HH cát nhựa 3.4.1. Độ bền Độ bền của HH cát nhựa đƣợc đánh giá: - Thử bền uốn bằng mẫu 130x20x10mm - Thử bền kéo mẫu số 8 dày 10mm Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền: - Độ sạch bề mặt, hình dạng, độ hạt của cát - Hàm lượng nhựa trong hỗn hợp - Phương pháp chuẩn bị hỗn hợp - Trạng thái nhiệt 19 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.4.2. Độ thông khí HH cát nhựa có độ thông khí cao (cao hơn khuôn cát sét 10 – 20 lần Độ thông khí phụ thuộc: - Lượng chất dính - Phương pháp chuẩn bị hỗn hợp - Chiều dày vỏ khuôn 20 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5. Các phƣơng pháp chế tạo khuôn vỏ mỏng Phương pháp thùng lật (phương pháp Croning, phương pháp C) Phương pháp thùng cố định Phương pháp thổi cát bằng tấm viền (phương pháp Dietert, phương pháp D) 21 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.1. Phƣơng pháp Croning 1. Làm sạch và sơn tấm mẫu; nung nóng tấm mẫu ở 200-3000C; kẹp chặt tấm mẫu vào thùng lật có chứa HH cát nhựa 2. Quay thùng và tấm mẫu 1800. Giữ HH trên tấm mẫu 30-60s. Do tác dụng nhiệt, nhựa biến mềm và kết dính các hạt cát tạo thành một lớp vỏ tương đối cứng 22 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.1. Phƣơng pháp Croning 3. Quay thùng cùng tấm mẫu về vị trí ban đầu. Hỗn hợp cát nhựa chưa biến mềm rơi trở xuống thùng. Đưa tấm mẫu cùng nửa khuôn vỏ ra khỏi thùng 23 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.1. Phƣơng pháp Croning 4. Cho tấm mẫu cùng vỏ khuôn vào lò ở 300- 4000C trong 1-3 phút. Nhựa trùng hợp và đi vào trạng thái rắn không thuận nghịch, tạo cho khuôn vỏ độ bền cuối cùng 5. Tách khuôn vỏ khỏi mẫu nhờ hệ thống chốt đẩy 24 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.1. Phƣơng pháp Croning 6. Thực hiện tương tự để chế tạo nửa khuôn vỏ thứ hai. Ghép 2 nửa khuôn; cho vào thùng, lèn chặt; rót khuôn 7. Vật đúc 25 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.1. Phƣơng pháp Croning 26 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.1. Phƣơng pháp Croning 27 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.2.Phƣơng pháp thùng cố định 1. Trục quay 2. Hỗn hợp cát nhựa 3. Tấm mẫu 4. Hộp 5. Hỗn hợp cát nhựa 6. Bunke 7. Gầu 8. Cơ cấu tải gầu 28 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.3. Phƣơng pháp tấm viền Hỗn hợp được thổi vào khuôn 29 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5.4. Phƣơng pháp thổi cát bằng màng cao su 30 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Tấm mẫu và khuôn vỏ 31 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Tấm mẫu và sản phẩm 32 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.6. Các phƣơng pháp chế tạo ruột cát nhựa Ƣu điểm của việc dùng ruột vỏ mỏng bằng cát nhựa: - Độ bóng bề mặt, độ chính xác về kích thước cao - Ruột thoát khí tốt - Dễ phá ruột - Giảm đáng khối lượng ruột - Có thể dùng ruột vỏ mỏng bằng cát nhựa cho khuôn KL, khuôn cát – sét 33 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.6. Các phƣơng pháp chế tạo ruột cát nhựa Phương pháp dùng tấm viền để thổi Phương pháp dùng màng cao su để thổi Phương pháp thùng lật Phương pháp thùng cố định 34 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Phƣơng pháp thùng lật Phƣơng pháp thùng cố định 35 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Phƣơng pháp dùng tấm viền để thổi Phƣơng pháp dùng màng cao su để thổi 36 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Kết cấu tấm mẫu 37 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Kết cấu hộp ruột 38 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.7. Một số vấn đề về thiết kế đúc 3.7.1. Tính công nghệ trong kết cấu vật đúc Tránh những phần mỏng và nhô cao của vật đúc Tránh những đường cắt nhau thẳng đứng Chiều dày tối thiểu của thành vật đúc: HK nhôm: 2mm; gang: 3mm Đường kính nhỏ nhất lỗ đúc không dùng ruột: 5mm cho V Đ thành dày 10-12mm Lượng dư gia công: 1-3mm 39 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.7.2.Vật liệu chế tạo mẫu & tấm mẫu Nguyên tắc: mọi bộ phận của tấm mẫu (hoặc hộp ruột) làm bằng cùng một loại vật liệu  cùng khả năng tích nhiệt  chiều dày vỏ khuôn đồng đều 40 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.7.2.Vật liệu chế tạo mẫu & tấm mẫu Gang xám peclit: - Dùng cho sản xuất loạt lớn - Phôi đúc trước khi gia công thành mẫu và tấm mẫu nên tiến hành ủ ở nhiệt độ thấp để khử ứng suất - Thường mạ Cr lên bề mặt làm việc để tăng tuổi thọ Hợp kim nhôm: - Cho sản xuất thử nghiệm, loạt nhỏ, vừa - Rẻ, thời gian sử dụng không cao 41 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.7.3.Lựa chọn vị trí của khuôn khi rót Mặt phân khuôn đứng: - Dễ thoát khí khỏi khuôn - Dễ đặt khuôn vào thùng chứa - Dễ bố trí HTR, đậu ngót, đậu hơi - Giảm diện tích sản xuất - Thường sử dụng 42 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.7.3.Lựa chọn vị trí của khuôn khi rót Mặt phân khuôn ngang: - Phù hợp với các vật đúc dạng tấm lớn, cần đặt đậu ngót cục bộ - Ít bị cháy dính cát do áp lực thủy tĩnh của KL lỏng bé - Khó bố trí các đường thoát hơi - Choán diện tích bố trí khuôn để rót 43 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.7.4. Hệ thống rót Nguyên tắc tính toán giống như khi thiết kế khuôn cát-sét, nhưng tiết diện HTR có thể lấy nhỏ hơn 20-30% Do khuôn vỏ có độ bền cao nên khoảng cách giữa hốc khuôn và các bộ phận của HTR có thể giảm đi Chiều dài rãnh dẫn: 10-20mm 44 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.8. Một số vấn đề về công nghệ 3.8.1. Sơn tấm mẫu, hộp ruột Để khuôn, ruột đã làm xong không bị dính bám vào tấm mẫu và dễ tách ra, thường phải dùng các chất sơn tấm mẫu, HR Thí dụ về vài chất sơn: - dầu mazut + dầu hỏa - dung dịch của cao su tổng hợp chịu nhiệt trong spirit trắng (hoặc benzen) 45 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.8.2. Ráp khuôn vỏ mỏng Khuôn vỏ mỏng được ráp bằng cách: - Cặp chặt các nửa khuôn - Dán các nửa khuôn Các p/p cặp chặt: - Bằng bulong - Bằng má cặp cơ khí - Bằng má cặp khí nén 46 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.8.2. Ráp khuôn vỏ mỏng Các p/p dán (tự đọc): - Dán nóng: 170 – 2000C - Dán ấm: 600C - Dán nguội 47 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.8.3. Rót và dỡ khuôn Rót đứng: - Khuôn nhỏ (250-350mm): không cần dùng vật liệu chèn - Khuôn lớn: phải lèn - Khuôn được đặt trong thùng hoặc trong những cơ cấu cặp đặc biệt Rót ngang: - Khuôn được đặt trên đệm mềm bằng cát hoặc HHLK; chú ý dằn khuôn - Khuôn lớn: cũng phải lèn khuôn 48 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.8.3. Rót và dỡ khuôn  Vật liệu lèn: bi thép, gang 2,5-5mm; cát hạt to; sỏi  Nhiệt độ rót khuôn: thấp hơn 30 – 500C so với nhiệt độ rót khuôn cát – sét  Dỡ khuôn: - khuôn sau khi rót được làm nguội trong buồng thông gió - Có thể dỡ khuôn bằng sàn rung, băng chuyền rung, thùng quay 49 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.CÁT NHỰA ĐÔNG RẮN NGUỘI 4.1. Mở đầu Trộn cát + nhựa Sử dụng chất xúc tác để đông rắn HHLK Chất xúc tác: khí, lỏng 50 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.1.1. Ƣu điểm Không cần nhiệt Không cần bộ mẫu bằng kim loại Có khả năng điều chỉnh tốc độ đông rắn của khuôn Dễ tái sinh HHLK Ít ô nhiễm môi trường hơn 51 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.1.2. Nhƣợc điểm Độ bền kém hơn Tính hút ẩm cao Tuổi xuân của hỗn hợp ngắn Độ nhẵn bề mặt thấp hơn chút ít 52 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2. HH cát nhựa đông rắn nguội Có 3 loại: - Đông rắn nhờ thổi khí - Hỗn hợp tự cứng - Hỗn hợp chảy lỏng tự cứng Tham khảo: “ Các p/p và công nghệ đúc đặc biệt” 53 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ