Vì sao phải làm lỗ thông hơi trong khuôn đúc
Hệ thống rót: là hệ thống các bộ phận dùng để rót kim loại lỏng vào lòng khuôn, hệ thống rót gồm có: cốc rót (cốc rót thường, cốc rót có màng ngăn, cốc rót có màng lọc xỷ,…), ống rót, rãnh dẫn kim loại lỏng, rãnh lọc xỷ. Hình dạng và kích thước được lựa chọn và bố trí hợp lý khi làm khuôn. – Đậu hơi thường được bố trí ở nơi cao nhất của khuôn để tạo điều kiện cho quá trình thoát khí từ lòng khuôn ra ngoài dễ dàng. Đậu hơi để khí trong lòng khuôn thoát ra, 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 chung thường được đặt ở vị trí cao nhất của khuôn – Đậu ngót thường được bố trí ở những nơi tập trung kim loại để bù đắp kim loại bị thiếu do co ngót. Dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi đông đặc. Thường dùng khi đuc gang trắng gang bền cao, thép, hợp kim màu, gang xám thành dày. Đậu ngót phải được dặt chỗ thành vật đúc tập tung nhiều kim loại vì ở đó kim loạiđông đặc chậm nhất và co rút nhiều nhất Yêu cầu của hệ thóng rót Dòng chảy kim loại phải êm, không gây va đập, bắn tóe, không tạo xoáy và phải liên tục Không dẫn xỉ, khí hoặc tạp chất vào lòng khuôn Điền đầy khuôn nhanh. Không làm hao phí nhiệt làm giảm độ chảy loãng của hợp kim đúc Điều hòa được nhiệt độ trong toàn bộ lòng khuôn tạo điều kiện đông đặt theo hướng lợi nhất, đồng thời có khả năng bổ sung kim loại Không hao phí phí nhiều kim loại cho hệ thống rót
Tùy thuộc vào loại khuôn, phương pháp đúc và loại hợp kim đúc phải thiết kế sao cho tương đối hợp lý: Trong thực tế sản xuất, người ta thường dùng 3 loại : + Rót bên hông + Rót trực tiếp từ trên xuống và rót từ dưới lên ( kiểu xi phông Rót trực tiếp ít dùng, mặt dù cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. Chỉ dùng trong trường hợp vật đúc đơn giản: Phôi puli, phôi bánh răng… Rót kiểu xiphong đảm bảo dòng chảy êm có khả năng bổ sung kim loại cho vùng dưới của vật đúc. Nhưng loại này khó chế tạo, chỉ dùng thích hợp trong các loại khuôn kim loại, đúc vật nhỏ Loại rót bên hông ( rót ngang) thông dụng hơn cả
Đúc trong khuôn cát là dạng đúc phổ biến. Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá khuôn). Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư gia công lớn, nhưng khuôn cát có ưu điểm là tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn và giá thành khuôn thấp. 1.Sơ đồ sản xuất vật đúc trong khuôn cát.
Quá trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát có thể tóm tắt như sau: - Bộ phận kỹ thuật căn cứ theo bản vẽ chi tiết để lập ra bản vẽ vật đúc, mẫu, hộp lõi. - Căn cứ vào bản vẽ để chế tạo bộ mẫu gồm: mẫu đúc để tạo ra lòng khuôn mang hình dáng bên ngoài của vật đúc; hộp lõi để chế tạo lõi tạo ra hình dáng bên trong của vật đúc, mẫu hệ thống rót để tạo ra đậu hơi, đậu ngót dùng để dẫn kim loại lỏng và thoát khí cho khuôn. - Lắp ráp khuôn. - Bộ phận nấu chảy kim loại lỏng phải phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm khuôn, lắp ráp khuôn để tiến hành rót kim loại lỏng vào khuôn kịp thời. - Sau khi kim loại đông đặc, vật đúc được hình thành trong khuôn, tiến hành phá khuôn, lõi, làm sạch vật đúc, kiểm tra vật đúc bằng thủ công hoặc bằng máy. - Kiểm tra vật đúc về hình dáng, kích thước, chất lượng bên trong. 2.Các bộ phận khuôn cát.
3.Thành phần của hỗn hợp làm khuôn a. Thành phần Hỗn hợp làm khuôn, thao (lõi) bao gồm: cát, đất sét, chất dính kết và chất phụ. - Cát: cát là thành phần chủ yếu của hỗn hợp làm khuôn, thao. Thành phần hóa học chủ yếu của cát là SiO2 (thạch anh), ngoài ra còn có một ít đất sét và tạp chất khác. - Đất sét: thành phần chủ yếu là cao lanh có công thức là mAl2O3.n SiO2.qH2O. Ngoài ra còn có một số tạp chất khác như CaCO3, Fe2O3, Na2CO3. Khi lượng nước thích hợp đất sét dẻo và dính, khi sấy khô độ bền tăng nhưng giòn, dễ vỡ. - Chất kết dính: là những chất được đưa vào hỗn hợp để tăng độ dẻo, độ bền của nó. - Những chất kết dính: thường dùng như dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu), các chất hòa tan trong nước (đường, mật mía, bột hồ, các chất dính kết hóa cứng (nhựa thông, ximăng, bã hắc ín) và nước thủy tinh (là dung dịch silicat Na2O.nSiO2.mH2O hoặc K2O.nSiO2.mH2O). - Chất phụ: là những chất đưa vào để tăng tính lún, tính thông khí, tăng độ bóng bề mặt khuôn, thao và tăng khả năng tính chịu nhiệt của hỗn hợp. Chất phụ gồm hai dạng sau đây: - Những chất phụ trộn vào hỗn hợp như mùn cưa, rơm rạ, bột than nhờ nhiệt độ của kim loại lỏng khi rót vào khuôn chúng bị cháy tạo nên các khỏang trống trong hỗn hợp làm tăng độ xốp, độ lún và khả năng thoát khí của hỗn hợp. - Chất sơn khuôn có thể dùng bột graphit, bột than, nước thủy tinh, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đát sét sơn lên bề mặt khuôn, thao để tăng độ bóng, tính chịu nhiệt của chúng. Đem trộn các vật liệu trên theo tỷ lệ nhất định phụ thuộc vào vật liệu, khối lượng vật đúc ta được hỗn hợp làm khuôn và thao. b. Phân loại Hỗn hợp làm khuôn chia làm hai loại: - Cát áo dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn nên phải có độ bền, độ dẻo cao và bền nhiệt, vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng. Cát áo thường được làm bằng vật liệu mới và chiếm khỏang 10 - 15% lượng cát làm khuôn. - Cát đệm dùng để đệm cho phần khuôn còn lại nhằm làm tăng độ bền của khuôn. Cát đệm không yêu cầu cao như cát áo nhưng phải có tính thông khí mạnh. Thường dùng cát cũ để làm cát đệm và chiếm khỏang 55 - 90% tổng lượng cát khuôn. Tỷ lệ các vật liệu trong hỗn hợp làm khuôn tùy thuộc vật liệu, trọng lượng vật đúc nhưng nói chung cát chiếm khỏang 70 - 80%, đất sét khỏang 8 - 20%. So với hỗn hợp làm khuôn, hỗn hợp làm thao yêu cầu cao hơn, vì thao làm việc ở điều kiện khắc nghiệt hơn, do đó thường tăng lượng thạch anh (SiO2) có khi tới 100%, giảm tỷ lệ đất sét, chất dính kết, chất phụ và phải sấy thao. 4. Kết luận Đúc khuôn các là phương pháp có từ lâu đời, nhưng vì những ưu điểm của nó mà trong ngành công nghiệp cơ khí vẫn được sử dụng phổ biến rộng rãi. Được các xưởng đúc, gia công chế tạo ngành cơ khí không ngừng phát triển tối ưu nhất, hiện nay nước ta vẫn còn nhiều xưởng lớn nằm trong những khu công nghiệp, khu chế xuất lớn như: Khu công nghiệp Sóng Thần ơt Tp. HCM, khu công nghiệp Linh Trung,...Các sản phẩm đúc ngày càng đa dạng, yêu cầu kỹ thuật cao, ứng dụng rộng rãi, phổ biến. Nguồn nhân lực cho ngành đúc khá hạn chế, vì những tính chất độc hại đặc thù của nó, những phụ gia, hơi thép, kim loại kèm theo rất độc ảnh hưởng đến sức khỏe người thợ, vì lẽ đó khi thực hiện đúc phải trang bị bảo hộ, đảm bảo an toàn lao động cho người thợ.
Lời nói đầuCông nghệ đúc đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong việc tạo hình chế tạo các sản phẩm trong các ngành nghề cơ khí chế tạo, cơ khí ôtô, các sản phẩm gia dụng hàng ngày, có thể nói hầu như các sản phẩm trong cơ khí hay các sản phẩm chúng ta sử dụng hàng ngày đều được chế tạo bằng phương pháp đúc là chủ yếu, nhưng để hiểu rõ về đúc thì không phải ai cũng nắm được vì vậy trong phần trình bày dưới đây sẽ giới thiệu cho người đọc phần nào về công nghệ đúc, đặc biệt chú trọng vào đúc trong khuôn cát vì lý do khuôn cát được dùng nhiều vì dễ chế tạo, rẻ, vốn đầu tư ít, hơn nửa khuôn cát rất vạn năng, có thể đúc vật nhỏ từ 10 gram cho tới vật lớn có khối lượng hàng trăm tấn, có thể đúc bất kỳ hợp kim nào như: thép, gang cầu, gang xám, đồng thau, đồng thanh, hợp kim niken, hợp kim nhôm. I. Khái quát chung 2. Đặc điểm: 3. Phân loại - Phân loại theo khuôn đúc: Đúc trong khuôn cát, trong khuôn kim loại.- Phân loại theo cách làm khuôn: Đúc trong khuôn cát tươi, đúc trong khuôn cát khô, đúc mẫu chảy, đúc mẫu cháy, đúc trong khuôn vỏ mỏng.- Phân loại theo cách rót kim loại: đúc áp lực, đúc ly tâm, đúc áp lực.II. Đúc trong khuôn cát tươi 1. Khái niệm
2. Tổng quan qui trình công nghệ đúc trong khuôn cát tươi- Bộ phận kỹ thuật căn cứ theo bản vẽ chi tiết, lập ra bản vẽ đúc, trong đó có mặt phân khuôn, lõi, độ dốc đúc, lượng dư gia công cơ khí, dung sai, độ co ngót của kim loại khi đông đặc…- Bộ mẫu là một số các mẫu khác nhau như: tấm mẫu, mẫu hệ thống rót, đậu ngót. Trong đó mẫu đúc và lõi là hai bộ phận chủ yếu. Mẫu đúc dùng để chế tạo lòng khuôn đúc trong hỗn hợp làm khuôn, hộp lõi dùng để làm lõi nếu có .. mẫu , hộp lõi thường do xưởng mộc sản xuất.- Khuôn, mẫu, hộp lõi thường làm thành hai nửa lắp lại với nhau bằng các chốt định vị.- Khuôn đúc và lõi thường phải sấy khô để tăng cơ tính và khả năng thông khí.- Bộ phận nấu chảy kim loại phải phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm khuôn. Lắp ráp khuôn để tiến hành rót kim loại lỏng vào cho kịp lúc.- Sau khi kim loại đông đặc, vật đúc được hình thành trong khuôn, tiến hành phá lõi kiểm tra vật đúc bằng thủ công hoặc bằng máy.- Kiểm tra lại khâu cuối cùng, gồm kiểm tra hình dáng và kích thước chất lượng bên trong vật đúc. 3. Công nghệ chế tạo mẫu và hộp lõi a. Bộ mẫu bao gồm:- Mẫu để tạo lòng khuôn.- Mẫu của hệ thống đậu rót, đậu hơi.- Tấm mẫu để làm khuôn. b. Yêu cầu: - Bền, không thấm nước, không co giãn.- Có độ bóng, độ chính xác cao- Làm mẫu được nhiều lần.- Dễ gia côngc. Vật liệu làm mẫu và hộp lõi - Gỗ (chủ yếu).- Kim loại: hợp kim nhôm đúc (hợp kim silumin, gang, thép, đồng).- Nhựa.- Làm bằng thạch cao.- Xi măng.4. Vật liệu làm khuôn và lõi a. Yêu cầu Vật liệu làm khuôn phải thỏa mãn được các yêu cầu sau:
b. Vật liệu làm khuôn và lõi + Khô nhanh khi sấy nóng và không sinh nhiều khí khi rót kim loại.
+ Để tăng tính lún, thông khí thường dùng thêm rơm vụn, mùn cưa, bột than.+ Để tăng tính nhẵn bóng bề mặt: thường dùng sơn khuôn có thể là bột than, bột graphit, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét. Sau khi lấy vật mẫu và hộp lõi ra khỏi khuôn ta tiến hành sơn một lớp sơn mỏng lên bề mặt khuôn sau đó sấy khô để vật sau khi đúc có được độ nhẵn bóng cao. c. Hỗn hợp làm khuôn Hỗn hợp làm khuôn có hai loại cát áo và cát đệm
5. Quá trình công nghệ đúc trong khuôn cát
III . Các dạng khuyết tật của vật đúc Vật đúc sau khi đúc thường hay bị các khuyết tật vật đúc chia làm các nhóm 1 . Nhóm I: Sai hình dáng kích thước và trọng lượng
2. Nhóm II: Khuyết tật mặt ngoài- Khớp: là hiện tượng không liên tục trên bề mặt vật đúc do rót thiếu liên tục, độ chảy loãng kém, nhiệt độ rót không thích hợp, hệ thống rót không hợp lý.- Cháy cát: Vật liệu làm khuôn bị cháy do nhiệt độ quá cao hoặc do vật liệu làm khuôn không đạt yêu cầu.- Lõm: là những chổ có hình dáng và kích thước khác nhau làm giảm chiều dày thành vật đúc do khuôn bị vỡ để lại hỗn hợp trong lòng khuôn. 3. Nhóm III: Nứt Khuyết tật tương đối phổ biến và nguy hiểm cho vật đúc chủ yếu là do ứng suất bên trong khi vật đúc đang còn nóng mà tiếp xúc với nguồn lạnh đột ngột sẽ gây ứng suất làm nứt vật đúc.4. Nhóm IV: Lỗ hổng trong vật đúc -Rỗ khí: trong vật đúc tồn tại những không gian dạng hình cầu nhẵn bóng có chứa khí với kích thước khác nhau gọi là rỗ khí, rỗ khí làm mất khả năng liên tục của vật đúc làm giảm độ bền độ dẻo của vật đúc.- Rỗ co: những phần không gian nhỏ trong vật đúc không chứa khí có hình dạng khác nhau không nhẵn bóng như rỗ khí5. Nhóm V: lẫn tạp chất: đó là phần kim loại chứa lẫn các tạp chất cát xỉ, phi kim khác nguyên nhân chủ yếu là do lọc xỉ không tốt, không khử hết oxy khi nấu. 6. Nhóm VI: Sai tổ chức của kim loại như hình dáng, kích thước số lượng hạt kim loại không đúng theo yêu cầu. 7. Nhóm VII: Sai thành phần hóa học và cơ tính. |