Kim loại thiết bị nhiệt

uÊt hµng tiªu dïng : soong, ch¶o, th×a... • ChÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y : nh− th©n m¸y bóa h¬i, th©n m¸y tiÖn, vá hép gi¶m tèc, vá m«t¬, ghi l,ß Piston, Xylanh, b¸nh r¨ng, b¸nh ®µ, b¸nh l¸i,.. • ChÕ t¹o c¸c hµng mü thuËt, mü nghÖ,... H×nh 1- 1 C¸c ph«i thÐp thái sau khi ®óc liªn tôc H×nh 1- 2 ¶nh ®éng c¬ cña General motor vµ mÉu ®óc cña nã 3 1.2 §óc trong khu«n c¸t 1.2.1 S¬ ®å qóa tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt ®óc Håi liÖu §Ì khu«n - Rãt kim lo¹i láng vµo khu«n Th¸o dì khu«n, lâi Lµm s¹ch vËt ®óc KiÓm tra chÊt l−îng vËt ®óc VËt ®óc háng ®em nÊu l¹i L¸p r¸p khu«n lâi S Êy khu«n S Êy lâi NÊu ch¶y Kim lo¹i Pha chÕ hçn hîp lµm khu«n ChÕ t¹o bé mÉu vµ hép lâi Pha chÕ hçn hîp lµm lâi Lµm khu«n Lµm lâi Bé phËn kü thuËt Bé phËn kü thuËt VËt ®óc H×nh 1- 3 S¬ ®å qu¸ tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt ®óc 4 i/ h/ g/ f/ e/ d/ c/ b/ a/ H×nh 1- 4 Qu¸ tr×nh chÕ t¹o mét vËt ®óc d¹ng ång ®Çu nèi ch¹c ba a/ Chi tiÕt ; b/ B¶n vÏ vËt ®óc; C/ MÆt c¾t vËt ®óc d/Méu vËt ®óc; e/ hép lâi; f/ Hßm khu«n; g Lâi; h/ Khu«n; i / VËt ®óc 1.2.2 C¸c bé phËn chÝnh cña mét khu«n ®óc b»ng c¸t Khu«n ®óc Lµ hÖ thèng c¸c bé phËn t¹o ra lç rçng ( gäi lµ lßng khu«n ) ®Ó khi rãt kim lo¹i láng vµo sÏ ®iÒu ®Çy, ®«ng ®Æc vµ t¹o nªn nh÷ng chi tiÕt cã h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc theo yªu cÇu. Khu«n ®óc lµ mét bé phËn quan träng ®Ó t¹o nªn lßng khu«n. Th«ng th−êng khu«n ®óc ®−îc t¹o bëi hai nöa hßm khu«n : nöa hßm khu«n trªn vµ nöa hßm khu«n d−íi. Nöa hßm khu«n d−íi th−êng ®−îc lµm ngay trªn nÒn x−ëng. Hai nöa hßm khu«n ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng c¸c chèt ®Þnh vÞ. Ngoµi ra khu«n ®óc cßn cã c¸c bé phËn chÝnh nh− : HÖ thèng rãt, ®Ëu h¬i, ®Ëu ngãt, lç xiªn h¬i,... 5 a/ a/ Lßng khu«n m¸ ®éng Lßng khu«n m¸ tÜnh H×nh 1- 5 H×nh ¶nh hßm khu«n ®óc m¸ tÜnh (a) vµ m¸ ®éng (b) ªt« H×nh 1 - 6 D¹ng chi tiÕt èng nèi cÇn chÕ t¹o, mÉu ®óc vµ vËt ®óc H×nh 1- 7 S¬ ®å cÊu t¹o mét khu«n ®óc 2 n÷a (khi ®óc èng nèi trªn) 1 2 3 10 4 5 6 7 9 8 5 1 - Hßm khu«n trªn; 2, 6 - Hæn hîp lµm khu«n; 3- §Ëu h¬i vµ ®Ëu ngãt; 4 - Chèt ®Þnh vÞ hai nöa hßm khu«n; 5 -Nöa hßm khu«n d−íi; 7 - Lç xiªn h¬i; 8- HÖ thèng rãt; 9 - Lâi; 10- Lßng khu«n. HÖ thèng rãt (xem h×nh 1-3 a) lµ hÖ thèng c¸c bé phËn ®Ó rãt kim lo¹i láng vµo lßng khu«n. hÖ thèng rãt gåm cã : cèc rãt (cèc rãt th−êng, cèc rãt cã mµng ng¨n, cèc rãt cã mµng läc xû,...) , èng rãt, r·nh dÉn kim lo¹i láng, r·nh läc xû. H×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cña chóng ®−îc lùa chän vµ bè trÝ hîp lÝ khi lµm khu«n. §Ëu h¬i ®Ëu ngãt §Ëu h¬i th−êng ®−îc bè trÝ ë n¬i cao nhÊt cña khu«n ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho qóa tr×nh tho¸t khÝ tõ lßng khu«n ra ngoµi dÔ dµng. §Ëu ngãt th−êng ®−îc bè trÝ ë nh÷ng n¬i tËp trung kim lo¹i ®Ó bï ®Êp kim lo¹i bÞ thiÕu hôt do co ngãt. 6 a/ b/ §Çu h¬i, ®Çu ngãt R·nh läc xü R·nh läc xü R·nh läc xü èng rãt Cèc rãt H×nh 1 - 8 HÖ thèng rãt vµ vËt ®óc Lç xiªn h¬i t¹o ®iÒu kiÖn tho¸t khÝ dÔ dµng. Bé mÉu bao gåm tÊm mÉu, mÉu vËt ®óc (mÉu chÝnh), mÉu ®Ëu h¬i, mÉu ®Ëu ngãt, mÉu hÖ thèng rãt (Cèc rãt, èng rãt, r·nh läc xû, r·nh dÉn). MÉu vËt ®óc t¹o nªn h×nh d¹ng bªn ngoµi vËt ®óc (Tuú theo lo¹i vËt ®óc mµ cã thÓ g¾n thªm gèi lâi,..) Lâi lµ bé phËn t¹o nªn lç rçng bªn trong vËt ®óc. H×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi lµ h×nh d¹ng bªn trong cña vËt ®óc. Lâi th−êng cã r·nh tho¸t khÝ, x−¬ng cøng v÷ng, gèi lâi. Lâi th−êng ®−îc chÕ t¹o trong hép lâi. Hép lâi dïng ®Ó chÕ t¹o lâi, h×nh d¹ng bªn trong cña hép lâi lµ h×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi. MÉu vµ hép lâi : cã thÓ dïng ®−îc mét lÇn, nhiÒu lÇn. Khi chÕ t¹o mÉu, hép lâi ph¶i tÝnh ®Õn ®é co ngãt cña kim lo¹i, tÝnh ®Õn l−îng d− cÇn gia c«ng c¬ hay c¸c yªu cÇu kh¸c vÒ ®é chÝnh x¸c , ®é bãng,... ChÝnh v× thÕ, kÝch th−íc cña mÉu vµ hép lâi ph¶i ®−îc thiÕt lËp dùa trªn kÝch th−íc cña chi tiÕt. Bé mÉu vµ hép lâi ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c lo¹i vËt liÖu gç, kim lo¹i, chÊt dÎo hoÆc c¸c chÊt phi kim lo¹i kh¸c (xi m¨ng, th¹ch cao...) H×nh 1- 9 a/ Hép lâi trßn ; b) Hép lâi ch÷ T 7 b/ a/ c/ H×nh 1- Gèi mÉu dïn khu«n. TÊm mÉu dïn Khu«n vµ hßm khu«n, tr lo¹i,... Ngoµi r cho khu«n, lâ kh¸c... 10 a/ Bé mÉu ª t« (a); b/ Chi tiÕt, vËt ®óc vµ mÉu ch©n ®Õ ªt« c/ MÉu èng nèi cong vµ vËt ®óc èng nèi cong g ®Ó t¹o nªn chç tùa cña gèi lâi, gi÷ cho lâi ®øng v÷ng trong lßng g ®Ó kÑp mÉu khi lµm khu«n . lâi ®−îc chÕ t¹o b»ng tay hoÆc b»ng m¸y. Khu«n ®−îc lµm trong hai ªn nÒn x−ëng hay b»ng c¸c lo¹i khu«n ®Æc biÖt kh¸c nh− khu«n kim a khi lµm khu«n ng−êi ta cßn cã thÓ ®Æt vËt lµm nguéi, g©n cøng v÷ng i,.. §Ó lµm khu«n cÇn cã mÉu, hép lâi, hßm khu«n vµ c¸c dông cô 8 1.3 Hçn hîp lµm khu«n vµ lµm lâi Hçn hîp lµm khu«n vµ lµm lâi gåm: c¸t, ®Êt sÐt, chÊt kÕt dÝnh, chÊt phô gia, n−íc v.v... Cã 2 lo¹i: lo¹i cò (®· dïng) vµ lo¹i míi chÕ t¹o. C¸t chiÕm tû lÖ cao nhÊt trong hæn hîp lµm khu«n lâi (90% cã khi ®Õn 97-98%). 1.3.1 Yªu cÇu ®èi víi hçn hîp lµm khu«n vµ lµm lâi Hçn hîp lµm khu«n lâi cÇn cã nh÷ng tÝnh chÊt sau: a - TÝnh dÎo Lµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng vÜnh cöu cña nã sau khi bá t¸c dông cña ngo¹i lùc. TÝnh dÎo t¨ng khi n−íc trong hçn hîp t¨ng ®Õn 8%, ®Êt sÐt vµ chÊt dÝnh t¨ng, c¸t cã kÝch th−íc h¹t nhá. b - §é bÒn Lµ kh¶ n¨ng chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc mµ kh«ng bÞ ph¸ huû. §é bÒn t¨ng khi h¹t c¸t nhá, kh«ng ®ång ®Òu vµ s¾c c¹nh, ®é mÞn chÆt cña hçn hîp t¨ng, l−îng ®Êt sÐt t¨ng, l−îng n−íc t¨ng ®Õn 8 %. • Khu«n t−¬i cã søc bÒn nÐn ≤(6÷8) N/ cm2. • Khu«n kh« cã søc bÒn nÐn ≤(8÷30) N/ cm2. • Khi nhiÖt ®é t¨ng ®Õn 9000C th× søc bÒn nÐn t¨ng 2÷3 lÇn §Ó ®¸nh gi¸ ®é bÒn ta dïng giíi h¹n bÒn nÐn, ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau : σ = P F (N/ cm2) víi : P - lùc nÐn; F- diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mÉu ®em thö c - TÝnh bÒn nhiÖt Lµ kh¶ n¨ng vËt liÖu ®¶m b¶o ®é bÒn hay kh¶ n¨ng lµm viÖc b×nh th−êng khi ë nhiÖt ®é cao, (kh«ng bÞ ch¸y, kh«ng bØ ch¶y hoÆc mÒm ra ë nhiÖt ®é cao). TÝnh bÒn nhiÖt t¨ng khi l−îng c¸t th¹ch anh Si02 t¨ng, h¹t c¸t to vµ trßn, c¸c t¹p chÊt dÔ ch¶y (Na2O, K2O, CaO, Fe2O3) trong hçn hîp Ýt. d - TÝnh bÒn l©u Lµ kh¶ n¨ng lµm viÖc ®−îc l©u vµ nhiÒu lÇn cña hçn hîp, ®−îc x¸c ®Þnh: C = R R 2 1 100% . víi : R1- søc bÒn s½n cã cña hçn hîp, R2- søc bÒn sau mét thêi gian sö dông. Ngoµi ra hçn hîp lµm khu«n lâi cßn cÇn ph¶i tho¶ m¶n mét sè yªu cÇu kh¸c nh− kh«ng dÝnh mÉu, ®é bÒn bÒ mÆt ®Ó ®¶m b¶o kh«ng bÞ bµo mßn khi ®óc, ®é cøng, kh«ng yªu cÇu chÊt dÝnh cao, kh«ng ®éc h¹i, gi¶n në nhiÖt thÊp,... Ngoµi ra cßn yªu cÇu thµnh phÇn c¸t, kÝch cì h¹t c¸t, thµnh phÇn ho¸ häc cña c¸t,... Trong thùc tÕ kh«ng thÓ tho¶ m¶n hÕt c¸c yªu cÇu ®· nªu trªn. V× vËy tuú lo¹i vËt ®óc mµ ta chän −u tiªn c¸c yªu cÇu phï hîp. e - TÝnh lón lµ kh¶ n¨ng gi¶m thÓ tÝch cña nã khi chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc. TÝnh lón cÇn thiÕt ®Ó vËt ®óc kh«ng bÞ c¶n trë khi ®«ng ®Æc, tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng nøt nÎ, c«ng vªnh. 9 TÝnh lón t¨ng khi dïng c¸t s«ng h¹t to, l−îng ®Êt sÐt Ýt, chÊt kÕt dÝnh Ýt vµ khi t¨ng c¸c chÊt phô nh− mïn c−a, r¬m vôn, ph©n tr©u bß kh«,... f - TÝnh th«ng khÝ lµ kh¶ n¨ng cho phÐp khÝ tho¸t ra ngoµi qua c¸c kÎ hë nhá gi÷a nh÷ng h¹t c¸t cña hçn hîp. TÝnh th«ng khÝ cÇn cã ®Ó vËt ®óc kh«ng bÞ ræ khÝ. TÝnh th«ng khÝ t¨ng khi h¹t c¸t to vµ ®Òu, l−îng ®Êt sÐt vµ chÊt kÕt dÝnh Ýt, ®é dÇm chÆt cña hçn hîp gi¶m, chÊt phô nhiÒu vµ l−îng n−íc < 4 %. §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng tho¸t khÝ cña hçn hîp lµm khu«n, ng−êi ta dïng ®é th«ng khÝ K: K = Q L F P t . . . .100 = tp. 5,509 víi: Q : l−îng th«ng khÝ thæi qua mÉu (cm3). L : chiÒu cao cña mÉu (cm). F : diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mÈu (cm2 ) P : ¸p suÊt cña khÝ tr−íc khi qua mÉu (N/ cm2 ) t : thêi gian kh«ng khÝ tho¸t qua mÉu (phót ) Trong thùc nghiÖm, ng−êi ta lÊy: Q = 2000 cm3; L = 50 mm; D = 50 mm, do ®ã khi thÝ nghiÖm chØ cÇn x¸c ®Þnh thêi gian kh«ng khÝ tho¸t qua mÉu. g - §é Èm Lµ l−îng n−íc chøa trong hçn hîp ®ã, ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: X = g g g − 1 100% . víi: g- khèi l−îng hçn hîp t−¬i; g1- khèi l−îng hçn hîp kh« (ë nhiÖt ®é 105 - 110 oC). §é Èm t¨ng khi l−îng n−íc trong hçn hîp t¨ng, nh−ng ®é Èm ph¶i ≤ 6- 8% v× nÕu nhiÒu h¬n sÏ lµm cho søc bÒn, tÝnh tho¸t khÝ gi¶m. 1.3.2 C¸c lo¹i vËt liÖu lµm khu«n vµ lµm lâi Chñ yÕu lµ c¸t, ®Êt sÐt, chÊt dÝnh kÕt, chÊt phô v.v... a. C¸t Thµnh phÇn chñ yÕu cña c¸t lµ SiO2, ngoµi ra cßn cã Al2O3, CaCO3, Fe2O3... Ph©n lo¹i c¸t • Theo n¬i lÊy c¸t gåm c¸t s«ng c¸t nói. C¸t s«ng h¹t trßn ®Òu, tÝnh lón tÝnh th«ng khÝ tèt nh−ng kh¶ n¨ng kÕt dÝnh kÐm. C¸t nói h¹t s¾c c¹nh, dÓ dÝnh b¸m vµo nhau nh−ng tÝnh th«ng khÝ kÐm. • Theo ®é h¹t Ng−êi ta x¸c ®Þnh ®é h¹t cña c¸t theo kÝch th−íc lç r©y. Sè hiÖu r©y gäi theo kÝch th−íc lç r©y. Bé r©y chuÈn cã 11 r©y: B¶ng 1-1 Tªn c¸t Nhãm Sè hiÖu r©y liÒn kÒ KÝch th−íc h¹t (mm ) c¸t th« rÊt to to võa nhá rÊt nhá 063 04 0315 02 016 01 1 - 063 - 04 063 - 04 - 0315 04 - 0315 - 02 0315 - 02 - 016 02 - 016 - 01 016 - 01 - 0063 0,4 ÷ 1 0,315 ÷ 0,63 0,2 ÷ 0,4 0,16 ÷ 0,315 0,1 ÷ 0,2 10 mÞn bét 0063 005 01 - 0063 - 005 0063 - 005 - nhá 0,063 ÷ 0,16 0,05 ÷ 0,1(< 0,05) Theo thµnh phÇn th¹ch anh ( SiO2) B¶ng 1-2 Lo¹i c¸t theo Liªn X« 1K 2K 3k 4K Lo¹i c¸t ký hiÖu theo VN 1C 2C 3C 4C L−îng chøa SiO2 (%) 97 96 94 90 Theo thµnh phÇn ®Êt sÐt B¶ng 1 - 3 Tªn c¸t Ký hiÖu Theo Liªn x« VN Sè l−îng ®Êt sÐt chøa trong c¸t (%) C¸t th¹ch anh K C < 2 C¸t gÇy T G 2÷10 C¸t n÷a bÐo ΠЖ NM 10÷20 C¸t bÐo Ж M (më) 20÷30 C¸t rÊt bÐo OЖ RM 30÷50 b. §Êt sÐt (ChÊt dÝnh v« c¬) (ký hiÖu S - sÐt lµm khu«n, B - Ben t« nit lµm khu«n) Thµnh phÇn chñ yÕu: cao lanh mAl2O3, nSiO2, qH2O, ngoµi ra cßn cã t¹p chÊt: CaCO3, Fe2O3, Na2CO3. §Æc ®iÓm cña sÐt: DÎo, dÝnh khi cã l−îng n−íc thÝch hîp, khi sÊy th× ®é bÒn t¨ng nh−ng dßn, dÔ vì, kh«ng bÞ ch¸y khi rãt kim lo¹i vµo. c. ChÊt kÕt dÝnh Lµ nh÷ng chÊt ®−a vµo hçn hîp lµm khu«n, lâi ®Ó t¨ng tÝnh dÎo vµ ®é bÒn cña hçn hîp lµm khu«n lâi. Yªu cÇu ®èi víi chÊt dÝnh kÕt • Khi trén vµo hçn hîp, chÊt dÝnh kÕt ph¶i ph©n bè ®Òu. • Kh«ng lµm dÝnh hçn hîp vµo mÉu, hép lâi vµ dÔ ph¸ khu«n lâi. • Kh« nhanh khi sÊy vµ kh«ng sinh nhiÒu khÝ khi rãt kim lo¹i . • T¨ng ®é dÎo, ®é bÒn vµ tÝnh bÒn nhiÖt cho khu«n vµ lâi. • DÔ kiÕm, dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh thÊp. • Kh«ng ®éc h¹i ¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ c«ng nh©n. Ph©n lo¹i chÊt dÝnh kÕt chÊt dÝnh kÕt cã thÓ ph©n lo¹i thµnh 2 nhãm chÝnh lµ chÊt dÝnh kÕt v« c¬ nh− sÐt, cao lanh, ben t« nÝt... , chÊt dÝnh h÷u c¬ cã dÇu nh− dÇu thùc vËt, dÇu ®éng vËt, dÇu kho¸ng vËt,...; ChÊt dÝnh cã bét nh− tinh bét, dextrin,... chÊt dÝnh nhùa, n−íc b¶ giÊy, mËt mÝa, ... HiÖn nay ng−êi ta ph©n lo¹i theo 3 nhãm chÝnh sau ®©y: Lo¹i A : Lo¹i chÊt dÝnh kÕt kh«ng cÇn pha thªm n−íc : dÇu, dÇu s¬n, nhùa ®−êng, nhùa th«ng,... Lo¹i B :ChÊt dÝnh hoµ tan trong n−íc c¸c lo¹i bét hå, dextrin, n−íc b¶ giÊy, ... 11 Lo¹i C : ChÊt dÝnh v« c¬ nhùa, xi m¨ng, thuû tinh n−íc,... Lo¹i nµy khi dïng ph¶i pha thªm n−íc. Nh÷ng chÊt dÝnh kÕt th−êng dïng: • DÇu: dÇu lanh, dÇu b«ng, dÇu trÈu... ®em trén víi c¸t vµ sÊy ë T0=200÷2500C , dÇu sÏ bÞ oxy ho¸ vµ t¹o thµnh mµng oxyt h÷u c¬ bao quanh c¸c h¹t c¸t lµm chóng dÝnh kÕt ch¾c víi nhau. Khi rãt kim lo¹i nãng ch¶y (nhiÖt ®é cao) dÇu bÞ ch¸y lµm m¸t tÝnh liªn kÕt, khu«n trë nªn xèp, t¨ng tÝnh lón, tÝnh th«ng khÝ, dÔ ph¸ khu«n lâi. • C¸c chÊt dÝnh kÕt ho¸ cøng: Nhùa th«ng, xim¨ng, h¾c Ýn, nhùa ®−êng. Khi sÊy chóng ch¶y láng ra vµ bao quanh c¸c h¹t c¸t. Khi kh« chóng tù ho¸ cøng lµm t¨ng ®é bÒn, tÝnh dÝnh kÕt cho khu«n. Th−êng th−êng dïng lo¹i xim¨ng pha vµo hçn hîp kho¶ng 12%, ®é Èm cña hçn hîp 6÷8%, ®Ó trong kh«ng khÝ 24÷27 giê cã kh¶ n¨ng tù kh«, lo¹i nµy rÊt bÒn. • N−íc thuû tinh lµ dung dÞch silicat Na2O.nSiO2.mH2O hoÆc K2O.nSiO2.mH2O sÊy ë 200÷2500C, nã tù ph©n huû thµnh nSiO2.(m-p)H2O lµ lo¹i keo rÊt dÝnh. Khi thæi CO2 vµo khu«n ®· lµm xong, n−íc thuû tinh tù ph©n huû thµnh chÊt keo trªn, hçn hîp sÏ cøng l¹i sau 15÷30 phót. N−íc thuû tinh lµ chÊt dÝnh kÕt cã chÊt l−îng tèt, ®é bÒn t¨ng, cã kh¶ n¨ng kh« nhanh, gi¸ thµnh thÊp. • C¸c chÊt dÔ hoµ tan trong n−íc : C¸c chÊt nµy cã thÓ ®−îc coi nh− chÊt phô gia. N−íc ®−êng, mËt mÝa, bét hå... N−íc ®−êng, mËt mÝa dïng ®Ó lµm khu«n, lâi khi ®óc thÐp. Lo¹i nµy bÞ sÊy bÒ mÆt khu«n sÏ bÒn nh−ng bªn trong rÊt dÎo nªn vÉn ®¶m b¶o ®é tho¸t khÝ vµ tÝnh lón tèt. Khi rãt kim lo¹i nã bÞ ch¸y, do ®ã t¨ng tÝnh xèp, tÝnh lón, tho¸t khÝ vµ dÔ ph¸ khu«n nh−ng hót Èm nªn sÊy xong ph¶i dïng ngay. • Bét hå: (nång ®é 2,5÷3%) hót n−íc nhiÒu, tÝnh chÊt nh− n−íc ®−êng, dïng lµm khu«n t−¬i rÊt tèt. d.C¸c chÊt phô Lµ c¸c chÊt ®−a vµo hçn hîp ®Ó khu«n vµ lâi cã mét sè tÝnh chÊt ®Æc biÖt nh− n©ng cao tÝnh lón, tÝnh th«ng khÝ (r¬m r¹, mïn c−a), lµm nh½n mÆt khu«n, lâi vµ t¨ng kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cho bÒ mÆt khu«n lâi (bét grafit, bét than,...) • ChÊt t¨ng tÝnh lón vµ tÝnh th«ng khÝ Trong hçn hîp th−êng cho thªm mïn c−a, r¬m vôn, ph©n tr©u bß kh«, bét than... Khi rãt kim lo¹i láng vµo khu«n, nh÷ng chÊt nµy ch¸y ®Ó l¹i trong khu«n nh÷ng lç rçng lµm t¨ng tÝnh xèp, th«ng khÝ, tÝnh lón cho khu«n lâi. TØ lÖ kho¶ng 3% cho vËt ®óc thµnh máng vµ 8% cho vËt ®óc thµnh dµy. • ChÊt s¬n khu«n §Ó mÆt khu«n nh½n bãng vµ chÞu nãng tèt, ng−êi ta th−êng quÐt lªn bÒ mÆt lßng khu«n, lâi mét líp s¬n, cã thÓ lµ bét than, bét gratit, bét th¹ch anh hoÆc dung dÞch cña chóng víi ®Êt sÐt. Bét than vµ gratit quÐt vµo thµnh khu«n, khi rãt kim lo¹i vµo nã sÏ ch¸y t¹o thµnh CO, CO2 lµm thµnh m«i tr−êng hoµn nguyªn rÊt tèt, ®ång thêi t¹o ra mét líp khÝ ng¨n c¸ch gi÷a kim lo¹i láng víi bÒ mÆt lßng khu«n lµm cho vËt ®óc kh«ng bÞ ch¸y c¸t vµ t¹o cho viÖc ph¸ khu«n dÔ dµng, gia c«ng vËt ®óc thuËn lîi. 1.3.3 Hçn hîp lµm khu«n, lâi 12 Hçn hîp lµm khu«n : cã hai lo¹i a - C¸t ¸o Lµ hçn hîp phñ s¸t mÉu khi chÕ t¹o khu«n nªn cÇn cã ®é bÒn, ®é dÎo cao, ®ång thêi nã tiÕp xóc trùc tiÕp víi kim lo¹i láng nªn cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cao v× vËy c¸t cÇn cã ®é h¹t nhá ®Ó bÒ mÆt vËt ®óc nh½n bãng, th«ng th−êng c¸t ¸o lµm b»ng vËt liÖu míi, nã chiÕm kho¶ng 10÷15% tæng l−îng c¸t khu«n. b - C¸t ®Öm Dïng ®Ó ®iÒn ®Çy phÇn hßm khu«n cßn l¹i. C¸t ®Öm kh«ng tiÕp xóc víi kim lo¹i láng nªn kh«ng yªu cÇu hçn hîp ph¶i cã tÝnh chÞu nhiÖt, ®é bÒn cao l¾m. Tuy nhiªn tÝnh th«ng khÝ ph¶i tèt ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho kh«ng khÝ tho¸t ra ngoµi dÔ dµng. VËt ®óc cµng lín yªu cÇu ®é h¹t cña hçn hîp lµm khu«n cµng lín ®Ó t¨ng tÝnh th«ng khÝ. c - Hçn hîp lµm lâi §iÒu kiÖn lµm viÖc cña lâi kh¸ bÊt lîi nªn hçn hîp cÇn ®é bÒn, tÝnh lón, ®é th«ng khÝ cao h¬n khi lµm khu«n nhiÒu. §Ó t¨ng ®é bÒn cÇn gi¶m l−îng ®Êt sÐt, ®Ó t¨ng tÝnh chÞu nhiÖt P, l−îng th¹ch anh ®¹t tíi 100%, Ýt dïng hçn hîp cò, ®é th«ng khÝ yªu cÇu cao, dïng h¹t c¸t cã ®é h¹t 02 vµ nhiÒu chÊt phô. HÇu hÕt c¸c lâi ®Òu ph¶i sÊy tr−íc khi l¾p vµo khu«n. 1.4 ChÕ t¹o bé mÉu vµ hép lâi Bé mÉu lµ dông cô chÝnh dïng t¹o h×nh khu«n ®óc. Bé mÉu bao gåm : MÉu vËt ®óc, mÉu cña hÖ thèng rãt, mÉu cña ®Ëu h¬i vµ ®Ëu ngãt, tÊm mÉu ®Ó kÑp mÉu khi lµm khu«n, d−ìng ®Ó kiÓm tra. MÉu cña vËt ®óc cã h×nh d¸ng bªn ngoµi cña vËt ®óc. Cã khi cã g¾n thªm phÇn gèi mÉu ®Ó t¹o nªn chæ tùa cña gèi lâi ®Ó lâi ®øng v÷ng ®−îc trong lßng khu«n. Hép lâi ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o lâi. H×nh d¸ng bªn trong hép lâi lµ h×nh d¸ng bªn ngoµi cña lâi. Lâi lµ bé phËn t¹o nªn lç rçng bªn trong vËt ®óc. 1.4.1 VËt liÖu lµm bé mÉu vµ hép lâi Yªu cÇu ®èi víi vËt liÖu lµm bé mÉu vµ hép lâi • B¶o ®¶m ®é bãng, chÝnh x¸c khi gia c«ng c¾t gät. • BÒn, cøng cã thÓ dïng ®−îc nhiÒu lÇn • NhÑ ®Ó dÔ dµng thao t¸c khi lµm khu«n lâi, • Kh«ng bÞ co khi nãng, kh«ng bÞ tr−¬ng lªn khi tiÕp xóc Èm, kh«ng bÞ nøt, c«ng vªnh trong khi lµm viÖc. • ChÞu ®−îc t¸c dông c¬, ho¸ cña hçn hîp lµm khu«n, Ýt bÞ mßn do ma s¸t, kh«ng bÞ rØ vµ ¨n mßn ho¸ häc. • DÔ kiÕm , dÔ dµng gia c«ng vµ gi¸ thµnh rÎ. C¸c lo¹i vËt liÖu lµm bé mÉu vµ hép lâi VËt liÖu th−êng dïng: kim lo¹i, phi kim lo¹i : gç, th¹ch cao, xim¨ng, chÊt dÎo. VËt liÖu lµm mÉu th−êng dïng lµ gç vµ kim lo¹i. a- Kim lo¹i cã ®é bÒn cao, cøng, ®é nh½n bãng, ®é chÝnh x¸c bÒ mÆt cao; chÞu ®−îc nhiÖt ®é cao; kh«ng bÞ thÊm n−íc, Ýt bÞ c«ng vªnh; thêi gian sö dông l©u h¬n. Tuy nhiªn 13 bé mÉu vµ hép lâi ®−îc lµm tõ kim lo¹i cã gi¸ thµnh ®¾t, khã gia c«ng nªn chØ sö dông trong s¶n xuÊt hµng khèi vµ hµng lo¹t. b- Phi kim lo¹i gåm cã c¸c lo¹i nh− gç, th¸ch cao, xi m¨ng,... Gç : −u ®iÓm lµ rÎ, nhÑ, dÔ gia c«ng, nh−ng cã nh−îc ®iÓm lµ ®é bÒn, cøng kÐm; dÔ tr−¬ng, nøt, c«ng vªnh nªn gç chØ dïng trong s¶n xuÊt ®¬n chiÕc, lo¹i nhá, trung b×nh vµ lµm mÉu lín. Gç cã nhiÒu lo¹i: nh− lim, gô, dÎ, gç t¹p,... Th¹ch cao: BÒn h¬n gç (lµm ®−îc 1000 lÇn) nhÑ, dÔ chÕ t¹o, dÔ c¾t gät nh−ng gißn, dÔ vì, dÔ thÊm n−íc nªn ®−îc sö dông ®Ó lµm nh÷ng mÉu nhá khi lµm b»ng tay; tiÖn lîi khi lµm mÉu ghÐp vµ dïng trong ®óc ®å mü nghÖ (v× dÔ söa). Xim¨ng: BÒn, cøng h¬n th¹ch cao, chÞu va ch¹m tèt h¬n th¹ch cao, rÎ, dÔ chÕ t¹o, kh«ng hót n−íc nh−ng nÆng, khã gät söa v× nã dßn nªn chØ dïng lµm nh÷ng mÉu, lâi phøc t¹p, mÉu lín, mÉu lµm khu«n b»ng m¸y. Cã thÓ sö dông ®Ó lµm khu«n kho¶ng 10.000 lÇn 1.4.2 Nguyªn lý thiÕt kÕ mÉu vµ hép lâi Muèn chÕ t¹o vËt ®óc ph¶i c¨n cø vµo b¶n vÏ chi tiÕt ®Ó thiÕt kÕ b¶n vÏ vËt ®óc. VÒ h×nh d¸ng b¶n vÏ vËt ®óc gièng chi tiÕt nh−ng vÒ kÝch th−íc ng−êi ta ph¶i tÝnh ®Õn l−îng d− cÇn gia c«ng c¬ ®Ó ®¶m b¶o ®é bãng vµ ®é chÝnh x¸c, dung sai ®óc. §èi víi chi tiÕt cã lç rçng th× b¶n vÏ vËt ®óc cã thÓ ®Æc sau ®ã gia c«ng lç hoÆc ph¶i thiÕt kÕ phÇn lâi ®Ó t¹o rçng. Tõ b¶n vÏ vËt ®óc vÏ nªn b¶n vÏ mÉu vµ hép lâi. B¶n vÏ mÉu cã tÝnh ®Õn l−îng co ngãt kim lo¹i. C¨n cø vµo ®ã ng−êi thî méc mÉu sÏ chÕ t¹o mÉu, gèi mÉu vµ hép lâi. Thµnh lËp B¶n vÏ vËt ®óc: (xem h×nh 1- 11 B¶n vÏ vËt ®óc cña gèi ®ì) B¶n vÏ vËt ®óc ®−îc thµnh lËp trªn c¬ së cña b¶n vÏ chi tiÕt. Trªn b¶n vÏ vËt ®óc cÇn biÓu thÞ ®−îc: MÆt ph©n khu«n, kÝch th−íc vËt ®óc (tÝnh ®Õn l−îng d− gia c«ng c¬ vµ dung sai ®óc), cÇn ph¶i biÓu diÔn ®−îc lâi vµ gèi lâi, ®é dèc ®óc vµ gãc ®óc. H×nh 1-11 B¶n vÏ vËt ®óc lµ gèi ®ì a- MÆt ph©n khu«n • Lµ mÆt tiÕp xóc gi÷a khu«n trªn vµ khu«n d−íi. Nã x¸c ®Þnh vÞ trÝ chi tiÕt trong khu«n b»ng g¹ch xanh. Mòi tªn T chØ khu«n trªn vµ D chØ khu«n d−íi. 14 • MÆt ph©n khu«n b¶o ®¶m dÔ lµm khu«n vµ rót mÉu.Ph¶i ®¬n gi¶n nhÊt (nªn chän mÆt ph¼ng, tr¸nh mÆt cong, mÆt bËc hoÆc cã nhiÒu mÆt ph©n khu«n); sè mÆt ph©n khu«n ph¶i Ýt nhÊt • Ph¶i ®¶m b¶o nhËn ®−îc vËt ®óc cã chÊt l−îng tèt nhÊt (th−êng ng−êi ta bè trÝ phÇn vËt ®óc quan träng cÇn c¬ tÝnh cao ë khu«n d−íi v× ë phÝa trªn dÔ bÞ ræ khÝ, ræ xü vµ lâm co). b - §é co cña kim lo¹i khi ®óc Khi hîp kim ®óc ®«ng ®Æc vµ nguéi l¹nh vËt ®óc co l¹i do vËy kÝch th−íc lßng khu«n ph¶i lín h¬n kÝch th−íc vËt ®óc, kÝch th−íc lâi ph¶i nhá h¬n kÝch th−íc bªn trong vËt ®óc. L−îng co ngãt phô thuéc vµo c¸c lo¹i vËt liÖu : • Gang x¸m: 1,0 %; • Gang tr¾ng 1,5 % • ThÐp: 2,0 %; • Hîp kim ®ång vµ nh«m: 1,5%. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc gia c«ng ng−êi ta chÕ t¹o ra c¸c lo¹i th−íc mÉu cho tõng lo¹i vËt liÖu mµ c¸c v¹ch chia ®· ®−îc t¨ng lªn tuú thuéc vµo hÖ sè co ngãt cña vËt liÖu t−¬ng øng c- L−îng d− gia c«ng c¬ khÝ Lµ l−îng kim lo¹i cÇn c¾t gät b»ng qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c, ®é bãng, ... Trªn b¶n vÏ ký hiÖu b»ng mµu ®á. Tuú theo yªu cÇu vÒ ®é bãng, ®é chÝnh x¸c cña chi tiÕt, chÊt l−îng cña bÒ mÆt chi tiÕt ®óc ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt (®¬n chiÕc hay hµng lo¹t), møc ®é phøc t¹p cña chi tiÕt.v.v... mµ ta cã l−îng d− gia c«ng c¬ kh¸c nhau. d- Dung sai ®óc Khi chÕ t¹o cã sù sai lÖch gi÷a kÝch th−íc, khèi l−îng danh nghÜa vµ thùc tÕ. Dung sai ®óc phô thuéc vµo tr×nh ®é tay nghÒ cña c«ng nh©n méc mÉu, lµm khu«n, lâi vµ l¾p r¸p. e- Lâi vµ gèi lâi Trªn b¶n vÏ ®−îc ký hiÖu b»ng nh÷ng g¹ch chÐo mµu xanh. Gèi lâi b¶o ®¶m lâi n»m v÷ng trong khu«n, dÔ l¾p r¸p lâi vµo khu«n. Víi lâi ®øng th−êng dïng gèi lâi h×nh c«n. kÝch th−íc, gãc nghiªng gèi lâi vÉn b¶o ®¶m: h > h1 ; α > β. §Ó trong khi l¾p r¸p kh«ng bÞ vì khu«n, lâi gi÷a gèi lâi vµ khu«n cÇn cã khe hì. B¶n vÏ mÉu (xem h×nh 1- 12 ) Tõ b¶n vÏ vËt ®óc ng−êi ta vÏ b¶n vÏ mÉu. KÝch th−íc mÉu t−¬ng tù nh− b¶n vÏ vËt ®óc trõ phÇn tai gèi vµ dung sai chÕ t¹o mÉu. KÝch th−íc phÇn tai gèi mÉu ph¶i kÓ thªm kho¶ng hë s1, s2, s3 gi÷a gèi lâi víi khu«n vµ gãc v¸t thµnh khu«n β, α, chç ®Æt gèi lâi. Dung sai chÕ t¹o mÉu lµ sai lÖch cho phÐp khi chÕ t¹o mÉu. Sai lÖch ®ã phô thuéc vµo vËt liÖu chÕ t¹o mÉu, d¹ng s¶n xuÊt, kÝch th−íc mÉu. §Ó lµm khu«n, mÉu ®−îc chia lµm 2 n÷a l¾p ghÐp víi nhau b»ng chèt ®Þnh vÞ. MÆt ph©n mÉu trïng víi mÆt ph©n khu«n. Tr−êng hîp ®Æc biÖt mÉu cã thÓ chÕ t¹o d−íi d¹ng nhiÒu phÇn th¸o rêi. Trªn b¶n vÏ mÉu cÇn thÓ hiÖn ®−îc mÆt ph©n mÉu, chèt ®Þnh vÞ vµ c¸c phÇn th¸o rêi ®−îc cña mÉu. 15 b/ a/ c/ H×nh 1-12 B¶n vÏ mÉu cña vËt ®óc a- b¶n vÏ chi tiÕt, b- b¶n vÏ vËt ®ócl c/ b¶n vÏ mÉu B¶n vÏ hép lâi (Xem h×nh 1- 9 c¸c d¹ng hép lâi) Tuú theo ®é phøc t¹p cña lâi cã thÓ lµm hép lâi nguyªn, hép lâi 2 n÷a vµ hép lâi th¸o rêi. KÕt cÊu, kÝch th−íc, dung sai vµ c¸ch vÏ hép lâi t−¬ng tù nh− thiÕt kÕ mÉu. Ph−¬ng ph¸p lµm khu«n cã 2 ph−¬ng ph¸p lµm khu«n: lµm khu«n b»ng tay vµ lµm khu«n b»ng m¸y. a) Lµm khu«n b»ng tay: Lµm khu«n b»ng tay cã thÓ chÕ t¹o ®−îc c¸c khu«n phøc t¹p, khu«n cã kÝch th−íc, khèi l−îng lín, dÔ thay ®æi mÆt hµng nh−ng n¨ng suÊt thÊp, ®é chÝnh x¸c cña ph«i thÊp vµ phô thuéc rÊt lín vµo tay nghÒ c«ng nh©n. Trªn h×nh 1-13 thø tù lµm khu«n trong 2 hßm khu«n 1 - tÊm mÉu vµ mÉu vËt ®óc 2- 8 lµm nöa hßm khu«n d−íi 9- quay nöa hßm khu«n d−íi 180 ®é vµ lÊy tÊm mÉu ra 10 - 12 r©y líp c¸ch mÉu, ®Æt hÖ thèng rãt vµ chuÈn bÞ lµm nöa khu«n trªn 13-18 lµm nöa hßm khu«n trªn 19-22 - LÊy mÉu ra 23-24 ®Æt lâi vµ l¾p r¸p khu«n 16 H×nh 1-13 Tr×nh tù lµm khu«n b»ng tay mét khu«n ®óc 2 nöa Trªn h×nh 1-14 tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p lµm khu«n b»ng tay víi mÉu bæ ®«i trong hai hßm khu«n ®èi víi vËt ®óc lµ b¸nh xe goßng. 17 6 a) c) 4 5 7 3 b) e) 8 2 1 f) d) H×nh 1-14 Tr×nh tù lµm khu«n trong 2 hßm khu«n ®ãi víi vËt ®óc lµ b¸nh xe goßng [1]. a/ bé mÉu ; b/ lµm nöa khu«n d−íi; c/ lµm khu«n trªn d vµ e/ lÊy mÉu ra f/ L¾p r¸p khu«n lâi Thø tù lµm khu«n nh− sau: §Çu tiªn lµm khu«n d−íi (h×nh 1-14), ®Æt nöa mÉu d−íi (2), hßm khu«n (3) lªn tÊm ®ì mÉu (1), sau ®ã bá hçn hîp vµo vµ ®Çm khu«n, g¹t mÆt ph¼ng, xiªn h¬i. §Ó lµm khu«n trªn (h×nh 1-14c), lËt khu«n d−íi ®Ó mÆt ph©n khu«n lªn trªn, ®Æt mÉu trªn (4) vµ r¸p hßm khu«n trªn (5), ®Æt mÉu r·nh läc xØ (8), mÉu èng rãt (7), mÉu ®Ëu h¬i (6) vµ cho hçn hîp vµo ®Ó ®Çm khu«n. Khu«n d−íi vµ khu«n trªn ®Þnh vÞ b»ng chèt ®Þnh t©m vµ chèt ®Þnh vÞ. Sau khi ®Çm xong khu«n trªn, xiªn h¬i, rót mÉu èng rãt, tiÕn hµnh lËt khu«n trªn ®Ó lÊy mÉu vµ söa khu«n (h×nh 1-14 d,e). H×nh 1-14f tr×nh bµy khu«n ®· lµm xong vµ l¾p r¸p hoµn chØnh b) Ph−¬ng ph¸p lµm khu«n b»ng m¸y: Lµm khu«n b»ng m¸y cã n¨ng suÊt cao, chÊt l−îng khu«n tèt vµ æn ®Þnh nh−ng chi phÝ chÕ t¹o mÉu, hßm khu«n cao, vèn ®Çu t− lín, th−êng sö dông trong s¶n xuÊt hµng lo¹t, hµng khèi. Trªn h×nh 1-15 tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p lµm khu«n trªn m¸y Ðp. 18 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H×nh 1-15 Lµm khu«n trªn m¸y Ðp 1) Bµn m¸y 2) TÊm mÉu 3) Hßm khu«n chÝnh 4) Hßm khu«n phô 5) §Çu Ðp 6) Gi¸ ®ë 7) Xi lanh Ðp 8) Pist«ng Ðp 9)Lç n¹p vµ x¶ khÝ Nguyªn lý lµm viÖc: tÊm mÉu(2), hßm khu«n chÝnh (3) vµ hßm khu«n phô (4) ®−îc kÑp chÆt vµo bµn m¸y (1). Sau khi hçn hîp tõ bong-ke cÊp liÖu ®−îc chÊt ®Çy vµo hßm khu«n, ®Çu Ðp (5) g¾n trªn xµ (6) quay vµo vÞ trÝ Ðp (h×nh 1-15a). KhÝ nÐn ®−îc cÊp qua lç (9) vµo xi lanh (7), n©ng pist«ng (8) cïng toµn bé bµn m¸y ®i lªn, hçn hîp trong hßm khu«n phô bÞ ®Çu Ðp nÐn vµo hßm khu«n chÝnh lµm cho khu«n ®−îc ®Çm chÆt (h×nh 1-15b Ph−¬ng ph¸ lµm ruét (lâi) a) Lµ chi phÝ chÕ t vµo tay nghÒ pm ruét b»ng tay: Lµm ruét b»ng tay cã thÓ chÕ t¹o ®−îc c¸c ruét phøc t¹p, ¹o hép ruét thÊp, nh−ng n¨ng suÊt thÊp, chÊt l−îng thÊp vµ phô thuéc rÊt lín c«ng nh©n. 19 H×nh 1-16 Lµm lâi b»ng d−ìng g¹t Trªn h×nh 1-17 tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p lµm ruét b»ng hép ruét bæ ®«i. 5 3 2 1 4 b) c) a) H×nh1-17 Lµm ruét b»ng hép ruét bæ ®«i (Hép lâi 2 nöa) d) e) 1, 2) Hai nöa hép ruét 3) Chèt ®Þnh vÞ 4) X−¬ng 5) TÊm sÊy Lµm ruét b»ng hép ruét bæ ®«i lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc dïng nhiÒu trong ®óc. Hép ruét bæ ®«i gåm hai nöa (1) vµ (2) ghÐp l¹i víi nhau b»ng chèt ®Þnh vÞ (3) , sau khi kÑp chÆt hai nöa hép ruét, tiÕn hµnh cho hæn hîp vµo vµ ®Çm chÆt tõng líp vµ ®Æt c¸c x−¬ng ruét b»ng thÐp ®Ó t¨ng cøng cho ruét (h×nh 1-17b) råi tiÕp tôc ®Çm chÆt cho ®Õn hÕt (h×nh 1-17c). Sau ®ã ®Æt hép ruét n»mg ngang ®Ó lÊy nöa hép ruét thø nhÊt ra (h×nh 1-17®). Dïng tÊm sÊy ®ë vµ lËt ®Ó ruét n»m lªn tÊm sÊy vµ lÊy nöa hép ruét thø hai ra (h×nh 1-17 e). b) Lµm ruét b»ng m¸y Lµm ruét b»ng m¸y n¨ng suÊt cao, chÊt l−îng ruét tèt nh−ng chi phÝ chÕ t¹o hép ruét cao, vèn ®Çu t− lín, chØ thÝch hîp víi s¶n xuÊt hµng lo¹t vµ hµng khèi. Cã thÓ lµm ruét tren m¸y nhæi ®¶y; m¸y thæi c¸t,... Trªn h×nh 1-18 tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p lµm ruét trªn m¸y thæi c¸t. 7 6 5 1 4 8 3 2 9 H×nh 1-18 M¸y thæi c¸t 20 1) Bµn m¸y 2) Hép ruét 3) TÊm thæi 4) §Çu thæi 5) Van ; 6) Lç n¹p khÝ 7) Hçn hîp 8) Lç thæi 9) Lç tho¸t khÝ 1.5 TÝnh ®óc cña hîp kim TÝnh ®óc cña hîp kim liªn quan ®Õn c¸c ®¹i l−îng : tÝnh ch¶y lo·ng, tÝnh co, tÝnh thiªn tÝch tÝnh hoµ tan khÝ, øng suÊt ®óc vµ tæ chøc cña kim lo¹i vËt ®óc 1.5.1-TÝnh ch¶y lo·ng: Lµ møc ®é ch¶y lo·ng hay sÖt cña hîp kim ®óc, nã quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy khu«n vµ nhËn ®−îc vËt ®óc râ nÐt. H×nh 1-19 S¬ ®å nguyªn lý thö tÝnh ch¶y lo¶ng cña vËt liÖu 1.5.2-TÝnh thiªn tÝch Lµ sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc trong tõng phÇn cña vËt ®óc hoÆc trong néi bé c¸c h¹t cña hîp kim. H×nh 1-20 CÊu t¹o cña mét thái ®óc Nguyªn nh©n • Do tû träng c¸c nguyªn tè trong hîp kim kh¸c nhau 21 • Do trong tõng phÇn phÇn cña vËt ®óc cã sù chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a c¸c vïng víi nhau. • Do tèc ®é rãt gi¶m nh−ng tèc ®é ®«ng ®Æc t¨ng; nhiÖt ®é gi¶m; Cã 2 lo¹i thiªn tÝch: Thiªn tÝch vïng: Lµ sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc trong tõng vïng cña vËt ®óc. Thiªn tÝch trong néi bé h¹t kim lo¹i: Lµ sù kh«ng ®ång nhÊt trong néi bé h¹t. Thiªn tÝch h¹t do c¸c nguyªn nh©n sau: 1.5.3-TÝnh co HiÖn t−îng gi¶m thÓ tÝch vµ kÝch th−íc (chñ yÕu lµ chiÒu dµi cña vËt ®óc) khi ®«ng ®Æc. HÖ sè co chiÒu µi S¾t tinh kh Õt 2,44 % ThÐp mÒm (1,182-2,0) % Gang x¸m 1,0 % Cã 2 lo¹i co: lâm co vµ ræ o. Lâm co: Lµ nh÷ng læ rçng líp ngoµi ®«ng ®Æc tr−íc H×nh 1-21 C H×nh 1-22 K ch×nh nãn, h×nh thµnh ë trªn bÒ mÆt v so víi líp kim lo¹i líp bªn trong. Lâm co kÝn a/ ¸c d¹ng lâm co kÝn (a) vµ lâm co hë huyÕt tËt (lâm co) trªn bÌ mÆt vËt ®ód iËt ®óc. Nguyªn nh©n lµ do b/ Lâm co trªn mÆt hë (b) c 22 Ræ co Lµ nh÷ng læ rçng nhá n»m bªn trong vËt ®óc, n»m däc trôc thái ®óc vµ n»m d−íi vÞ trÝ lâm co. Ræ co (th−êng n»m r¶i r¸c trong vËt ®óc vµ chñ yÕu tËp trung ë phÝa trªn vËt ®óc). H×nh 1-23 Ræ co trong thái ®óc Gang x¸m cã hÖ sè co ngãt 1 % ThÐp 2 % 1.5.4 TÝnh hoµ tan khÝ §ã lµ sù hoµ tan c¸c khÝ cã trong kh«ng khÝ hay do sù ph©n huû ®é Èm,... C¸c chÊt khÝ cã thÓ lµ : O2, H2, N2, CO, CO2, CH4 vµo kim lo¹i láng g©y nªn rç khÝ. Sù hoµ tan khi phô thuéc vµo nhiÖt ®é. • NhiÖt ®é t¨ng ®é hoµ tan khÝ vµo vËt liÖu t¨ng. Tuy nhiªn tuú theo tõng lo¹i vËt liÖu mµ møc ®é t¨ng hoÆc b¶o hoµ cña chóng sÏ kh¸c nhau. §å thÞ biÓu diÓn ®é hoµ tan khÝ cña c¸c chÊt kh¸c nhau sÏ kh«ng gièng nhau. • Khi ë giai ®o¹n b¾t ®Çu s«i, khÝ tõ kim lo¹i láng tho¸t ra ngoµi t¹o nªn ¸p lùc h¬i ng¨n c¶n sù x©m nhËp cña c¸c chÊt khÝ bªn ngoµi vµo kim lo¹i, lóc nµy ®é hoµ tan khÝ gi¶m. • Khi ¸p suÊt m«i tr−êng t¨ng, khÝ sÏ hoµ tan vµo kim lo¹i nhiÒu • Khi rãt kim lo¹i láng víi vËn tèc lín, h¬i n−íc vµ c¸c chÊt khÝ trong khu«n tho¸t kh«ng kÞp lµm cho ®é hoµ tan khÝ t¨ng. • Kh«ng khÝ hoµ tan vµo vËt ®óc lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n g©y nªn ræ khÝ ®Æc biÖt lµ khi nã ®· ®¹t tr¹ng th¸i b¶o hoµ. Kh¶ n¨ng hoµ tan khÝ khi chuyÓn tõ tr¹ng th¸i láng sang ®Æc cã kh¸c nhau (vÝ dô ®é hoµ tan cña nh«m ë nhiÖt ®é nãng ch¶y (láng) lµ 0,69 cm3/100g khi ë nhiÖt ®é nãng ch¶y (®Æc) lµ 0,036 cm3/100g cho nªn khi ®«ng ®Æc rÊt dÔ sinh ra ræ khÝ. H×nh 1-24 C¸c d¹ng rç khÝ khi ®óc 23 H×nh 1-25 BÒ mÆt vËt ®óc bÞ rç khi H×nh 1-26 BÒ mÆt vËt ®óc bÞ rç khi 1.5.5 øng suÊt ®óc øng suÊt sinh ra trong vËt ®óc cã thÓ do nhiÒu nguyªn nh©n • Do tèc ®é nguéi kh«ng ®Òu sinh ra øng suÊt nhiÖt. • Do kÕt cÊu vËt ®óc kh«ng hîp lý sinh ra cong vªnh thËm chÝ nøt (nøt nãng , nøt nguéi) • BiÖn ph¸p phßng chèng : t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh kÕt tinh dÔ dµng, kh«ng c¶n trë sù co ngãt kim lo¹i; KÕt cÊu chiÒu dµy thµnh vËt ®óc hîp lý; gi¶m nhiÖt ®é rãt vµ tèc ®é rãt,... 1.6 §óc gang x¸m Gang cã nhiÒu lo¹i, nh− gang tr¾ng, gang dÎo, gang biÕn tÝnh, gang cÇu, song trong kü thuËt ®óc ng−êi ta chñ yÕu sö dông gang x¸m. 1.6.1 TÝnh ®óc cña gang x¸m: TÝnh ch¶y lo·ng cña gang x¸m cao v× cã %C cao. TÝnh ch¶y lo·ng chñ yÕu do thµnh phÇn cña gang vµ nhiÖt ®é cña n−íc gang ra lß quyÕt ®Þnh. §é co cña gang x¸m: §é co cña gang x¸m thÊp (1%). Trong qu¸ tr×nh ®«ng nguéi thÓ tÝch cña gang thay ®æi (cã thÓ d−¬ng hoÆc ©m). Khi nhiÖt ®é gi¶m th× thÓ tÝch gi¶m, khi grafit ho¸ th× thÓ tÝch t¨ng; cø 1% grafit ho¸ l¹i lµm t¨ng thÓ tÝch lªn 2 %. Trong qu¸ tr×nh ®«ng ®Æc ®é co ngãt dao ®éng trong kho¶ng 1-5 %. 24 TÝnh hoµ tan khÝ cña gang x¸m: C¸c khÝ hoµ tan trong gang x¸m: O2; N2; H2 vµ h¬i n−íc. Hµm l−îng khÝ trong gang th−êng ®−îc tÝnh theo cm3/100g hoÆc theo %. Th«ng th−êng tæng hµm l−îng khÝ trong gang kho¶ng 6-50 cm3/100g. Trong ®ã cÇn l−u ý hµm l−îng c¸c chÊt nit¬ vµ hydro lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh g©y nªn ræ khÝ ( khi N2 > 12-15 cm 3/100g vµ H2 > 3-4 cm3/100g). TÝnh thiªn tÝch cña gang x¸m: L−îng chøa C; P; S vµ chiÒu dµy thµnh vËt ®óc lín th× thiªn tÝch cµng nhiÒu. C¸c chÊt P, S cã thÓ kÕt hîp víi mét sè chÊt kh¸c t¹o nªn c¸c hîp chÊt dÔ ch¶y ph©n bè ë vïng tinh giíi h¹t g©y nªn thiªn tÝch h¹t. Khi ®óc gang x¸m cÇn chó ý t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh grafit ho¸ x¶y ra triÖt ®Ó v× nÕu kh«ng th× c¸c bon sÏ bÞ gi÷ l¹i ë tr¹ng th¸i hîp chÊt Fe3C lµm cho gang dÔ bÞ ho¸ tr¾ng. 1.6.2- NÊu ch¶y gang x¸m VËt liÖu nÊu vµ mÎ liÖu Khi nÊu gang x¸m ph¶i dïng nh÷ng nguyªn nhiªn liÖu sau: nguyªn liÖu kim lo¹i, nhiªn liÖu ®Ó cung cÊp nhiÖt; trî dung ; trong s¶n xuÊt ®óc gäi lµ vËt liÖu nÊu. Muèn nÊu ra lo¹i gang cã thµnh phÇn ho¸ häc ®óng yªu cÇu, cã nhiÖt ®é cao, vËn hµnh lß dÔ dµng cÇn ph¶i tÝnh to¸n phèi liÖu cho mét mÎ nÊu gäi lµ mÎ liÖu. Nguyªn liÖu kim lo¹i Bao gåm gang thái, gang cñ, thÐp vôn vµ hîp kim ferro. B¶ng 1-4 M¸c gang C¸c bon SilÝc G§0 3,5 - 4 3,26 - 3,75 G§1 3,6-4,1 2,76 - 3,25 G§2 3,7 - 4,2 2,26 - 2,75 G§3 3,8 - 4,3 1,76 - 2,25 G§4 3,9 - 4,4 1,26 - 1,75 * Gang thái Gang luyÖn thÐp lµ gang thái dïng cho luyÖn thÐp. Thµnh phÇn c¸c bon trong gang thái cao h¬n gang ®óc nh−ng hµm l−îng Si thÊp. MÆt g·y cña gang nµy cã mµu tr¾ng, Ýt khi dïng lµm nguyªn liÖu cho ®óc gang. Gang thái hîp kim lµ gang thái cã thªm c¸c nguyªn tè hîp kim nh− Ni, Cr, Mo, Ti, Cu ,... th−êng dïng ®Ó phèi liÖu khi ®óc nh÷ng chi tiÕt yªu cÇu cã c¬ tÝnh cao. * Gang cò gåm gang m¸y (gang m¸y cò, th©n m¸y cò, vËt ®óc háng, ...) vµ gang håi liÖu (nh− ®Ëu h¬i, ®Ëu ngãt, ®Ëu rãt, ... Gang vôn cã ®Æc ®iÓm lµ Ýt c¸c bon, hµm l−îng Si còng Ýt h¬n gang thái. * Gang håi liÖu lµ nh÷ng mÉu thÐp , thÐp h×nh, ®Çu mÉu thÐp khi gia c«ng c¾t bá ra, ... S¾t thÐp vôn cã t¸c dông gi¶m hµm l−îngc¸c bon vµ Si nªn th−êng dïng ®Ó phèi liÖu nÊu ra gang cã c¬ tÝnh cao th−êng chiÕm kho¶ng (1-10 )%. * Hîp kim fero B¶ng 1-5 Lo¹i ferro Ký hiÖu Thµnh phÇn Si % Mn % Cr % P % S % FerroSilic Si45 40-47 ≤ 0,8 ≤0,5 ≤ 0,05 ≤0,04 25 Si75 70-80 ≤ 0,7 ≤ 0,5 ≤ 0,05 ≤ 0,04 Si90 87-95 ≤ 0,5 ≤ 0,2 ≤ 0,04 ≤ 0,04 Ferro c¸c bon thÊp Mn0 ≤ 80 ≤ 0,5 ≤ 2,0 ≤ 0,3 ≤ 0,03 Ferro c¸c bon tr.b×nh Mn1 ≤ 78 ≤ 1,0 ≤ 2,5 ≤ 0,3 ≤ 0,03 Mn2 ≤ 75 ≤ 1,5 ≤ 2,5 ≤ 0,35 ≤ 0,03 VËt liÖu tr−íc khi ®−a vµo lß ph¶i ®−îc lÊy theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh; ph¶i lµm s¹ch gØ vµ c¸c chÊt bÈn. KÝch th−íc vËt liÖu ph¶i nhá h¬n 1/3 ®−¬ng kÝnh lß ( ®Ó tr¸nh t¾c liÖu) §−êng kÝnh lß ®øng (mm) 600-700 900-1000 Khèi l−îng thÐp vôn tèi ®a (kg) 10 15 Khèi l−îng gang vôn (kg) 15 20 b - Nhiªn liÖu Nhiªn liÖu dïng cho lß ®øng cã thÓ lµ : Nhiªn liÖu khÝ : KhÝ thiªn nhiªn (CH4),... Sö dông khÝ thiªn nhiªn kh«ng nh÷ng cã lîi vÒ mÆt kinh tÕ mµ c¶ vÒ mÆt kü thuËt v× nã gi¶m ®−îc hµm l−îng l−u huúnh trong gang vµ n©ng cao n¨ng suÊt lß. Nhiªn liÖu láng : DÇu cÆn, dÇu ®èt c¸c lo¹i Nhiªn liÖu r¾n : Than cèc, than gÇy, than gÇy nhiÖt luyÖn B¶ng 1-6 Lo¹i than Thµnh phÇn % NhiÖt trÞ S Tro Èm ChÊt bèc Than cèc 0,6 - 1,4 12 - 12,5 4 1,2 6500-7000 Than gÇy 1,0 5 - 7 2 - 2,5 4,5 - 4,9 7255-8535 Than gÇy NL 0,44 2,4 - 2,7 4,0 - 4,5 1,0 - 1,1 7000-7050 Than gÇy tuy cã nhiÖt l−îng cao nh−ng hµm l−îng chÊt bèc lín vµ ®é bÒn kÐm. Than gÇy nhiÖt luyÖn cã ®é bÒn t¨ng vµ hµm l−îng chÊt bèc thÊp. c- ChÊt trî dung Khi ®óc chÊt trî dung kÕt hîp víi tro cña than, g¹ch t−êng lß bÞ ch¶y mßn khi ë nhiÖt ®é cao, c¸c chÊt bÈn lÉn trong c¸c nguyªn nhiªn liÖu,... thµnh xû cã nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp vµ cã tÝnh ch¶y lo·ng cao, dÔ th¸o xû ra khái lß tr−íc khi lÊy gang. Kh«ng cã chÊt trî dung, xû sÏ ®Æc sÖt khã th¶i ra ngoµi, viÖc nÊu luyÖn gÆp khã kh¨n, nhiÖt ®é gang n−íc gang gi¶m. C¸c chÊt trî dung th−êng dïng mang tÝnh kiÒm: • §¸ v«i CaCO3, (3÷5% khèi l−îng kim lo¹i/MÎ liÖu); Lµ chÊt trî dung chñ yÕu khi ®óc b»ng than gÇy sèng. • §¸ huúnh th¹ch (CaF2): <8% khèi l−îng kim lo¹i/MÎ liÖu) lµm xû lo·ng nhanh. • §¸ §«l«mit (CaCO3.MgCO3) 26 • Na2CO3 : Dïng khi cÇn khö l−u huúnh • §Êt ®Ìn (CaC2) : dïng khi khö l−u huúnh vµ t¨ng nhiÖt ®é n−íc gang Tû lÖ c¸c lo¹i nguyªn liÖu th−êng chän (cã tÝnh vÝ dô ®Ó tham kh¶o): Lß ®øng Lß ®iÖn Gang ®óc (gang thái chÕ t¹o ë lß cao) : 15 ÷ 50 % 20 ÷ 40% Gang phÕ liÖu : 20 ÷ 40 % 40 ÷ 80 % Håi liÖu tõ lß ®óc : 20 ÷ 40 % 0 ÷ 20 % ThÐp vôn : 0 ÷ 10 % 20 ÷ 40 % Fer« hîp kim (FeSi; FeMn...) : 0 ÷ 15 % 0 ÷15 % Nhiªn liÖu (Theo khèi l−îng) : 8 ÷ 18 % -- ChÊt trî dung (theo khèi l−îng kim lo¹i) : 3 ÷ 10 % 0,5 ÷ 2 % Khi ®óc gang x¸m Trôc m¸y c¸n Gang thái th−êng 15 - 40 % 20 - 35 % Gang thái hîp kim - 10 - 25 % Håi liÖu 20 - 50 % 10 - 30 % Gang cñ 0 - 40 % 10 - 20 % ThÐp vôn 0 - 15 % 5 - 20 % 1.6.3 Lß nÊu gang HÖ thèng lß nÊu gåm cã nhiÒu thiÕt bÞ phô trî: Cçu trôc, gÇu rãt, thiÕt bÞ hót bôi, läc bôi, ... Lß nÊu cã nhiÒu lo¹i tõ ®¬n gi¶n ®Õn hiÖn ®¹i. Lß dïng ®iÖn h¹y c¸c lß ®èt than, ... §Ó ®óc gang x¸m, hiÖn nay ng−êi ta th−êng dïng lß châ, lß ®øng, lß ®iÖn. Nh−ng chñ yÕu lµ dïng lß châ vµ lß ®øng. Lß ®øng ®−îc sö dông réng r·i v× cÊu t¹o ®¬n gi¶n, tiªu hao nhiªn liÖu Ýt, vèn ®Çu t− thÊp, dÓ thao t¸c, c«ng suÊt cao (500÷25.000 kG gang láng/ giê). Song nhiÖt ®é gang ra lß kh¸ cao (1400 - 14500C), thµnh phÇn ho¸ häc cña gang kh«ng æn ®Þnh. C¸c gang hîp kim cÇn chÊt l−îng cao th−êng ®−îc nÊu b»ng lß ®iÖn hoÆc lß nåi. S¬ ®å cÊu t¹o lß ®øng nÊu gang ®¬n gi¶n Lß ®øng cã d¹ng h×nh trô gåm c¸c bé phËn chñ yÕu lµ: bé phËn ®ì lß, th©n lß, thiÕt bÞ tiÕp liÖu, hÖ thèng giã , hÖ thèng ra gang, ra xû,... KÝch th−íc chÝnh cña lß : • §−êng kÝnh trong cña lß: D = Q L K L . . , .4 71 1 (m). Q - c«ng suÊt lß (tÊn/giê); L - Sè m3 giã dïng cho 1 kg nhiªn liÖu (6,5÷6,8m3/kg); L1- Sè m 3 giã dïng cho 1m2 tiÕt diÖn lß trong 1 phót. D = 500 mm cho n¨ng suÊt cë 1 tÊn/ giê D = 420 - 500 mm ®èi víi lß nÊu b»ng than gÇy sèng. 27 6 10 H×nh 1-27 S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña lß ®øng nÊu gang (cë nhá) 1 - T−êng lß; 2 - Vá thÐp; 3 - M¾t giã; 4 - èng giã; 5 - Qu¹t 6 - M«t¬ ®iÖn 7 - Lç ra gang 8 - Lç ra xû 9 - Hép giã 10- Gi¸ ®ì H×nh 1-28 H×nh d¸ng bªn ngoµi lß ®øng nÊu gang ChiÒu cao h÷u Ých cña lß (H) lµ kho¶ng c¸ch tõ m¾t giã ®Õn mÐp d−íi cña cöa chÊt liÖu: Lß cì nhá: H = (3÷5)D (m); Lß cì lín: H = (2,5÷4)D (m). 28 §é dèc cña m¾t giã: m¾t giã chÝnh cã ®é dèc 10÷150, m¾t giã phô cã ®é dèc 15÷300; Gãc chÕch cµng lín th× than ë ®¸y lß ch¸y cµng tèt, t¨ng nhiÖt ®é gang láng nh−ng yªu cÇu qu¹t cã c«ng suÊt lín. Lß ®óc th−êng cã tõ 1 - 3 hµng m¾t giã c¸ch nhau kho¶ng 180 - 200 mm, hµng m¾t giã chÝnh chiÕm 75% Fgiã. Sè m¾t giã ë mçi hµng cã thÓ tõ 3 - 8 tuú theo ®−êng kÝnh lß. Qu¸ tr×nh chuÈn bÞ nÊu Sau mçi lÇn nÊu t−êng lß bÞ mßn, bÞ h− háng do t¸c ®éng cña nhiÖt ®é cao vËt liÖu bÞ mÒm ra dÓ bÞ ¨n mßn vµ mµi mßn do ma s¸t gi÷a vËt liÖu vµ t−êng lß,... lµm cho t−êng lß bÞ h− háng nhiÒu su mçi lÇn nÊu. Cho nªn tr−íc khi nÊu gang cÇn ph¶i söa ch÷a l¹i t−êng lß, ®¾p l¹i læ ra gang, læ ra xØ vµ ®¸y lß. Qu¸ tr×nh nhãm lß §Çu tiªn nhãm lß b»ng cñi, khi cñi ®· ch¸y sÏ sÊy t−êng lß vµ ®¸y lß tõ nhiÖt ®é thÊp ®Õn cao trong kho¶ng 2÷4 giê b»ng cñi ®èt. Sau khi cñi ®· ch¸y tèt ta ®æ dÇn than lãt vµ sau ®ã chÊt than cho ®Õn khi cao h¬n m¾t giã chÝnh (1,2÷1,5) m. Thêi gian nhiÖt luyÖn than gÇy kho¶ng 20 - 24 giê. Khi dïng than cèc th× kh«ng cÇn nhiÖt luyÖn. ChÊt liÖu vµo lß ChÊt vËt liÖu vµo lß theo tõng mÎ liÖu vµ theo thø tù: Than Æ kim lo¹i Æ fª r« Æ chÊt trî dung - nhiªn liÖu vµ cø nh− thÕ cho ®Õn ®Çy lß. VËt liÖu ®−îc sÊy cho ®Õn khi b¾t ®Çu tiÕn hµnh næi giã ®Ó ch¹y lß. Trong qu¸ tr×nh ch¹y lß ta tiÕp tôc cÊp liÖu theo thø tù nh− trªn. Khi kÕt thóc nÊu ta th¸o liÖu ra khái lß vµ lµm nguéi lß. 29 a) c) b) H×nh 1- 29 Lß ®øng nÊu gang a) §ang nÊu gang b/ §ang lÊy gang láng ra nåi rãt 30 c) ®ang rãt gang láng vµo khu«n 1.7 §óc kim lo¹i mµu (Trong gi¸o tr×nh chØ ®Ò cËp ®Õn ®óc ®ång vµ ®óc nh«m) 1.7.1 Nguyªn vËt liÖu ®Ó nÊu Nguyªn vËt liÖu nÊu kim lo¹i mµu th−êng gåm: kim lo¹i s¹ch, kim lo¹i thø cÊp, hîp kim trung gian, chÊt khö khÝ, chÊt che phñ vµ chÊt trî dung. Kim lo¹i s¹ch th−êng ®−îc chÕ t¹o ë d¹ng thái hoÆc tÊm. Kim lo¹i thø cÊp lµ c¸c hîp kim ®−îc chÕ t¹o s½n cã thµnh phÇn gÇn víi hîp kim cÇn nÊu. Thµnh phÇn hîp kim trung gian gåm nguyªn tè c¬ b¶n vµ nguyªn tè hîp kim cÇn pha, ®−îc sö dông khi nguyªn tè hîp kim cã nhiÖt ®é nãng ch¶y chªnh lÖch lín víi nguyªn tè c¬ b¶n hoÆc dÔ bay h¬i khi nÊu. ChÊt che phñ ®−îc chÊt lªn bÒ mÆt kim lo¹i nÊu ®Ó b¶o vÖ kim lo¹i tr¸nh hßa tan khÝ, ®èi víi mét sè hîp kim ng−êi ta dïng chÊt che phñ t¹o xØ võa cã t¸c dông che phñ võa cã t¸c dông tinh luyÖn hîp kim. C¸c lo¹i chÊt che phñ th−êng dïng khi nÊu lµ than cñi, muèi ¨n, clorua bari, bor¨c... Khi nÊu kim lo¹i mµu, ®Ó khö oxy hoµ tan trong kim lo¹i ng−êi ta sö dông c¸c chÊt khö cã ¸i lùc ho¸ häc lín víi oxy cho vµo kim lo¹i láng tr−íc lóc rãt. 1.7.2. Lß vµ c«ng nghÖ nÊu Lß nÊu NÊu hîp kim ®ång vµ nh«m cã thÓ tiÕn hµnh Trong lß nåi (®èt than, ®èt dÇu, ®iÖn trë) Trong lß ph¶n x¹ (®èt dÇu, ®iÖn trë). Trong lß ®iÖn hå quang gi¸n tiÕp. Lß nåi cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, dÓ vËn hµnh söa ch÷a, th−êng dïng khi yªu cÇu l−îng hîp kim bÐ. Nåi nÊu th−êng dïng nåi graphit, tr−êng hîp nÊu c¸c hîp kim cã nhiÖt ®é ch¶y thÊp cã thÓ dïng nåi kim lo¹i chÕ t¹o b»ng thÐp hoÆc gang. C¸c lß ph¶n x¹ vèn ®Çu t− lín, th−êng dïng khi yªu cÇu l−îng hîp kim lín. Lß ®iÖn - So víi lß ®èt than, lß ®iÖn dÔ dµng ®iÒu chØnh vµ khèng chÕ nhiÖt ®é, kim lo¹i Ýt bÞ oxy ho¸ vµ ch¸y hao, hßa tan khÝ thÊp nªn ®−îc dïng nhiÒu khi yªu cÇu chÊt l−îng hîp kim cao. 31 a/ b/ H×nh 1-30 Lß nåi nÊu hîp kim mµu a. Lß ®èt than b. Lß ®iÖn trë C«ng nghÖ nÊu hîp kim mµu: ¾ Khi nÊu hîp kim mµu, ®Çu tiªn ph¶i sÊy lß ®Õn nãng ®á (kho¶ng 700 -800oC), ¾ sau ®ã chÊt liÖu dµy vµ khã ch¸y hao vµo tr−íc, tiÕp tôc ®−a chÊt che phñ hoÆc trî dung t¹o xØ b¶o vÖ vµo vµ tiÕn hµnh nÊu ch¶y ®ît ®Çu. ¾ Sau khi kim lo¹i nÊu ®ît ®Çu nãng ch¶y hÕt vµ ®−îc che phñ tèt, cho tiÕp phÇn liÖu cßn l¹i ®Ó tiÕp tôc nÊu. ¾ TiÕp theo, n©ng nhiÖt ®é kim lo¹i láng vµ tiÕn hµnh pha hîp kim. Khi pha hîp kim, nh÷ng nguyªn tè hîp kim khã ch¶y cho vµo tr−íc, nh÷ng nguyªn tè hîp kim dÔ ch¶y cho vµo sau. Pha hîp kim xong, tiÕn hµnh g¹t xØ, khö khÝ hoÆc tinh luyÖn, ®iÒu chØnh nhiÖt ®é vµ rãt. ¾ §Ó khö khÝ vµ c¸c vËt lÉn cã h¹i trong hîp kim cã thÓ dïng chÊt khö d¹ng r¾n hoÆc khÝ. ¾ Khi nÊu ®ång, th−êng dïng ®ång - phèt pho cho vµo hîp kim sau khi nÊu ch¶y vµ tr−íc lóc rãt, oxy ®−îc khö theo ph¶n øng: 5Cu2O + 2P → 10Cu + P2O5 ¾ Khi nÊu nh«m, ®Ó tinh luyÖn hîp kim cã thÓ dïng khÝ clo hoÆc muèi clo (ZnCl2, TiCl3...). C¸c ph¶n øng gi÷a chÊt khö víi nh«m vµ c¸c t¹p chÊt t¹o thµnh bät khÝ næi lªn vµ tho¸t ra ngoµi, vÝ dô: 3Cl2 + 2Al → 2AlCl3↑ + 330.000 calo Cl2 + H2 → HCl↑ + 44.000 calo 32 1.7.3 Rãt hîp kim §Ó rãt hîp kim láng vµo khu«n, ng−êi ta sö dông nåi rãt. ¾ Nåi rãt mét ng−êi khiªng, dung tÝch d−íi 20 kg (h×nh 3.7a), ¾ Nåi rãt hai ng−êi khiªng, dung tÝch tõ 20 - 80 kg (h×nh 3.7b) ¾ Nåi rãt vËn chuyÓn b»ng cÇu trôc, dung tÝch trªn 80 kg (h×nh 3.7c). ¾ NhiÖt ®é rãt hîp kim láng ®−îc chän c¨n cø vµo nhiÖt ®é nãng ch¶y cña hîp kim, chiÒu dµy thµnh vËt ®óc, møc ®é phøc t¹p cña vËt ®óc, th«ng th−êng cao h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y hoµn toµn tõ 50 -100oC. ¾ ThÐp, nhiÖt ®é rãt cña thÐp tõ 1480 -1540 oC, ¾ Gang tõ 1300 - 1380 oC, ¾ Hîp kim ®ång tõ 1100 - 1250 oC ¾ Hîp kim nh«m tõ 680 - 720 oC. c) b) a) H×nh 1-31 Nåi rãt a/ Nåi rãt mét ng−êi khiªng b) Nåi rãt hai ng−êi khiªng c) Nåi rãt vËn chuyÓn b»ng cÇu trôc 1.8 C¸c ph−¬ng ph¸p §óc ®Æc biÖt §óc trong khu«n c¸t cã ®é bãng, ®é chÝnh x¸c thÊp, l−îng d− gia c«ng lín, nhiÒu khuyÕt tËt, gi¸ thµnh chÕ t¹o cao nªn hiÖn nay xuÊt hiÖn c¸c ph−¬ng ph¸p ®óc ®Æc biÖt nh−: §óc trong khu«n kim lo¹i, ®óc d−íi ¸p lùc, ®óc ly t©m, ®óc trong khu«n mÉu ch¶y, ®óc trong khu«n vá máng, ®óc liªn tôc v.v 1.8.1 §óc trong khu«n kim lo¹i §óc trong khu«n kim lo¹i lµ rãt kim lo¹i láng vµo khu«n ®−îc lµm tõ kim lo¹i. 33 H×nh 1-32 H×nh d¸ng bªn ngoµi mét khu«n kim lo¹i b. ¦u nh−îc ®iÓm ¦u ®iÓm cña ®óc trong khu«n kim lo¹i • Khu«n kim lo¹i lµ lo¹i khu«n vÜnh c÷u cã thÓ dïng ®−îc nhiÒu lÇn. • VËt ®óc cã ®é bãng, ®é chÝnh x¸c cao (cÊp 6,7); • Tæ chøc h¹t kim lo¹i nhá, mÞn (do nguéi nhanh) nªn c¬ tÝnh tèt. • TiÕt kiÖm ®−îc vËt liÖu lµm khu«n vµ ®iÒu kiÖn lao ®éng tèt. • Phï hîp víi s¶n xuÊt hµng lo¹t lín . • N¨ng suÊt cao; Nh−îc ®iÓm cña ®óc trong khu«n kim lo¹i • Khu«n khã chÕ t¹o, gi¸ thµnh khu«n ®¾t nªn dïng s¶n xuÊt hµng lo¹t. • §é dÉn nhiÖt khu«n lín nªn khi ®óc gang dÔ bÞ biÕn tr¾ng vµ gi¶m kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy cña kim lo¹i v× thÕ khã ®óc thµnh máng vµ ph¶i dïng nhiÒu lâi khi ®óc vËt phøc t¹p ( yªu cÇu vËt ®óc cã Ýt mÆt c¾t, kh«ng cã phÇn rêi, phÇn nh« hoÆc lâm lµm c¶n trë sù co tù do. • Khu«n, lâi b» g kim lo¹i nªn kh«ng cã tÝnh lón, ng¨n c¶n sù co cña kim lo¹i nhiÒu lµm cho vËt ®ó • Khã tho¸t khÝ; • §óc b»ng khu nhÑ (<50 kg) n n c dÔ nøt. «n kim lo¹i th−êng øng dông ®Ó ®óc c¸c vËt cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n vµ h− rßng räc, b¸nh khÝa, ch©n ®Õ, bi,... 34 HiÖn nay ®óc trong khu«n kim lo¹i cßn ®−îc sö dông ®Ó ®óc thÐp, gang, ®ång, nh«m, magiª khi chÕ t¹o c¸c chi tiÕt nh− èng dÉn khÝ ¸p lùc cao, secm¨ng- xilanh cña b¬m thuû lùc, van, pitt«ng, trôc khuûu, cam ... 1.8.2 §óc d−íi ¸p lùc Thùc chÊt cña ph−¬ng ph¸p ®óc ¸p lùc lµ ®óc trong khu«n kim lo¹i mµ qóa tr×nh ®iÒn ®Çy khu«n vµ kÕt tinh bÞ c−ìng bøc bëi mét ¸p lùc. a. S¬ ®å nguyªn lý ®óc d−íi ¸p lùc H×nh 1-33 S¬ ®å nguyªn lý ®óc d−íi ¸p lùc 1- Buång Ðp; 2 - kim lo¹i láng; 3 - Piston Ðp; 4 - R·nh dÉn kim lo¹i láng 5 - Lßng khu«n; 6 - R·nh tho¸t khÝ 7 - Hai nöa khu«n H×nh 1-34 S¬ ®å nguyªn lý ®óc d−íi ¸p lùc b»ng khÝ nÐn a/ S¬ ®å nguyªn lý qu¸ tr×nh ®óc; H×nh d¸ng bªn ngoµi cña m¸y ®óc ¸p lùc b. ¦u nh−îc ®iÓm: ¦u ®iÓm • Cã tÊt c¶ c¸c ®Æc ®iÓm cña ®óc trong khu«n kim lo¹i nh− vËt ®óc cã ®é bãng, ®é chÝnh x¸c cao. • §óc ®−îc nh÷ng vËt ®óc cã thµnh máng vµ phøc t¹p. • VËt ®óc nguéi nhanh cho nªn c¬ tÝnh cao. 35 • N¨ng suÊt cao. • C¬ tÝnh tèt do tæ chøc kim lo¹i mÞn chÆt h¬n, Ýt khuyÕt tËt. • §óc d−íi ¸p lùc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt phøc t¹p nh−: van dÉn khÝ, vá b¬m x¨ng dÇu, n¾p buång Ðp. Nh−îc ®iÓm • H×nh d¸ng vËt ®óc kh«ng ®−îc qu¸ phøc t¹p. • Khu«n lµm viÖc d−íi ¸p suÊt cña dßng ch¶y kim lo¹i rÊt lín nªn khu«n mau mßn vµ chèng bÞ háng. • Ph¶i sÊy khu«n tr−íc khi rãt kim lo¹i láng. • Khã nhiÖt luyÖn vËt ®óc 1.8.3 §óc ly t©m §óc ly t©m lµ ph−¬ng ph¸p ®óc mµ kim lo¹i láng ®−îc rãt vµo khu«n quay, nhê lùc ly t©m mµ kim lo¹i láng ®−îc ph©n bè ®Òu trªn bÒ mÆt bªn trong cña khu«n ®Ó t¹o thµnh vËt ®óc. a. S¬ ®å nguyªn lý H×nh 1-35 S¬ ®å nguyªn lý m¸y ®óc ly t©m n»m ngang 1 - Thanh r¨ng cña c¬ cÊu ®¶y ph«i; 2- B¸nh r¨ng; 3- V« l¨ng 4 - Trôc ®¶y ph«i; 5- Trôc quay (trôc mang khu«n ®óc) 6 - B¸nh ®ai 7- Gi¸ ®Ó g¸ l¾p khu«n ®óc ; 8- tÊm ®¶y ph«i; 9- khu«n ®óc 10- Puly; 11 - M« t¬; Lùc ly t©m ®−îc t¹o nªn nhê khu«n quay víi vËn tèc lín. §é lín lùc ly t©m ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : 36 P = m.r.ω2 . m - Khèi l−îng kim lo¹i; r - B¸n kÝnh khu«n tÝnh tõ trôc quay ω - VËn tèc gãc ω = 5520γ ( )R S− R b¸n kÝnh ngoµi cña vËt ®óc; S - ChiÒu dµythµnh vËt ®óc γ - Khèi l−îng riªng cña vËt liÖu. H×nh 1 -36 S¬ ®å ®øc ly t©m n»m ngang (a ) vµ ®óc ly t©m ®øng (b) b. ¦u nh−îc ®iÓm cña ®óc ly t©m: ¦u ®iÓm • §óc ®−îc nh÷ng chi tiÕt h×nh d¹ng trßn xoay, rçng mµ kh«ng cÇn lâi. • Kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy khu«n tèt nªn cã thÓ ®óc ®−îc nh÷ng vËt ®óc cã thµnh máng, cã g©n, hoÆc h×nh næi máng vµ kh«ng cÇn ®Ëu ngãt. • VËt ®óc s¹ch, tæ chøc kim lo¹i mÞn chÆt, kh«ng bÞ ræ khÝ, ræ co do ®«ng ®Æc d−íc ¸p lùc cña lùc ly t©m. ChÊt l−îng vËt ®óc tèt • Cã thÓ ®óc ®−îc nhiÒu líp kim lo¹i kh¸c nhau; • §óc ly t©m ®−îc øng dông nhiÒu trong s¶n xuÊt hµng lo¹t lín. • §iÒu kiÖn lao ®éng tèt; Nh−îc ®iÓm • ChØ thÝch øng cho c¸c chi tiÕt h×nh trßn xoay, rçng nh−ng khã nhËn ®−îc ®−êng kÝnh trong chÝnh x¸c. • ChÊt l−îng bÒ mÆt trong cña vËt ®óc kÐm; vËt ®óc dÓ bÞ thiªn tÝch do khèi l−îng riªng c¸c nguyªn tè kh¸c nhau • ChÊt l−îng vËt ®óc phô thuéc nhiÒu vµo tèc ®é quay, nhiÖt ®é rãt B¶ng 1-7 §−êng kÝnh trong mm Sè vßng quay m/ph §−êng kÝnh trong mm Sè vßng quay m/ph 100 700-850 400 300 - 425 b/ a/ 37 200 425-575 500 275 - 375 300 350-500 • Khu«n cÇn cã ®é bÒn cao. • Khu«n quay nhanh nªn khu«n ph¶i ®−îc c©n b»ng tèt vµ kÝn. øng dông : ®óc ly t©m th−êng dïng ®Ó ®óc secm¨ng. 1.8.4 §óc liªn tôc Lµ ph−¬ng ph¸p ®óc mµ kim lo¹i láng ®−îc rãt liªn tôc vµo khu«n vµ xung quanh ®−îc lµm nguéi c−ìng bøc. Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng dïng ®Ó ®óc èng gang, thái hoÆc d¹ng tÊm. a. S¬ ®å nguyªn lý ®óc tÊm liªn tôc ( Xem h×nh 1-6 Æ 1-39) H×nh 1 -37 S¬ ®å nguyªn lý ®óc liªn tôc 2 phÝa N−íc lµm m¸t H×nh 1- 38 S¬ ®å nguyªn lý ®óc tÊm liªn tôc 1 - Trôc - thïng quay kÕt tinh; 2- Trôc 3- M¸ng dÉn kim lo¹i láng 4 - Cèc rãt 5- TÊm kim lo¹i sau khi kÕt tinh. 38 H×nh 1-39 C¸c bé phËn chÝnh cña mét d©y chuyÒn ®óc tÊm (thái) liªn tôc b. S¬ ®å nguyªn lý ®óc èng liªn tôc ( Xem h×nh 1-39) 39 5N−íc lµm m¸t Gang láng H×nh 1 -40 S¬ ®å nguyªn lý ®óc èng liªn tôc 1 - Vá thïng kÕt tinh; 2 N−íc lµm m¸t; 3- Ruét trong thïng kÕt tinh; 4 - dßng kim lo¹i láng; 5 - Thïng rãt; 6 - èng kim lo¹i ®· kÕt tinh; 7 - TÊm ®ì s¶n phÈm; 8 - C¬ cÊu ®ë vµ n©ng h¹ s¶n phÈm Ngoµi ra m¸y cßn cã c¸c c¬ cÊu kÑp ph«i vµ kÐo ph«i, c¾t ph«i, ... c. ¦u vµ nh−îc ®iÓm ¦u ®iÓm • Do vËt ®óc ra liªn tôc nªn cã thÓ tr¸nh ®−îc ræ co, rè khÝ, xû,... Kh«ng cÇn ph¶i c¾t bá c¸c ®Çu thõa cña s¶n phÈm do co ngãt,... kh«ng ph¶i ®Æt c¸c ®Ëu ngãt. • Gi¶m ®−îc nguyªn c«ng c¾t ®Çu ph«i (chØ c¾t mét lÇn) • C¬ tÝnh cao, chÊt l−îng vËt ®óc tèt • øng dông ®Ó ®óc èng, ®óc thái c¸c lo¹i (vu«ng, trßn,...) tÊm • Cho phÐp c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸; Nh−îc ®iÓm • Kh«ng ®óc ®−îc c¸c vËt phøc t¹p • Do ttèc ®é nguéi lín nªn gang dÓ bÞ biÕn tr¾ng (cÇn tr¸nh lµm nguéi tiÕp lÇn 2 ë giai ®o¹n s¶n ph¶am ra kháit khu«n kÕt tinh) Kim lo¹i dÓ bÞ m¾c treo ë trong khu«n (biÖn ph¸p chèng : S¬n tr¸ng thµnh trong cña khu«n kÕt tinh c¸c chÊt chèng dÝnh nh− dÇu thùc vËt, parafin, grafit, hoÆc ph©n; rung khu«n kÕt tinh,...) 1.8.5 §óc trong khu«n mÉu ch¶y §©y lµ ph−¬ng ph¸p sö dông nhiÒu trong ngµnh RADIO ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt phøc t¹p mµ cã khèi l−îng nhá tõ vµi gam trë lªn. Ng−êi ta sö dông bé mÉu ®−îc lµm tõ vËt liÖu dÓ ch¶y, khi rãt kim lo¹i láng vµo khu«n, mÉu sÏ ch¶y ra t¹o ra lßng khu«n ®Ó ®iÒn ®Çy kim lo¹i. a. S¬ ®å nguyªn lý 40 H×nh 1- 41 S¬ ®å nguyªn lý ®óc trong khu«n mÉu ch¶y 1- HÖ thèng rãt; 2- MÉu ch¶y; 3 - Líp c¸t ¸o chÞu nhiÖt 4 - Líp c¸t ®Öm ; 5 - Hßm khu«n H×nh 1 - 42 mét sè mÉu khi ®óc trong khu«n mÉu ch¶y b. ¦u nh−îc ®iÓm ¦u ®iÓm • Hßm khu«n kh«ng th¸o rêi, mÉu ®−îc chÕ t¹o liÒn thµnh mét khèi nªn kh«ng cÇn ph¶i l¾p r¸p khu«n. • MÉu ®−îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu dÓ nãng ch¶y; • Khi nung nãng mÉu sÏ ch¶y ra vµ t¹o nªn lßng khu«n v× vËy m«Ü mÉu chØ dïng ®Ó chÕ t¹o mét s¶n phÈm; • Do kh«ng ph¶i lµm khu«n rêi, kh«ng ph¶i l¾p r¸p khu«n khi ®óc nªn ®é chÝnh x¸c cao, kh«ng cã c¸c chÊt bÈn r¬i vµo lßng khu«n, • Thêi gian chÕ t¹o nhanh • øng dông ®Ó chÕ t¹o c¸c lo¹i chi tiÕt : ®óc dao phay, dao chuèt, c¸c lo¹i b¸nh r¨ng, lÝp xe ®¹p, ®Üa xe m«toio, c¸c phô tïng m¸y næ. Nh−îc ®iÓm : • Chu tr×nh s¶n xuÊt dµi; • ChØ chÕ t¹o nh÷ng vËt ®óc nhá ( th−êng M <1,5 kg); • Gi¸ thµnh cao; VËt liÖu lµm mÉu : Lµ c¸c chÊt dÓ ch¶y nh− : nhùa th«ng, s¸p ong, parafin, 41 stearin (chÊt dïng ®Ó lµm nÕn hay trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt xµ phßng). NhiÖt ®é Ðp mÉu parafi kho¶ng 42-45 oC. (ChÊt cã trén lÉn bét keramic cã thÓ Ðp ë nhiÖt ®é ®Õn 120 - 150 oC sau ®ã nung trß lß ë nhiÖt ®é ®Õn 900-970 oC). 42