C4 duc cac hop kim

Hợp kim đúc khi đông đặc bị co thể tích và chiều dài hoặc nội bộ hạt tinh thể vào khuôn đều tác dụng mãnh liệt với các loại khí của môi trường xung quanh.quá trình đó phụ thuộc vào l

CHƯƠNG 4- ĐÚC CÁC HỢP KIM

4.1 Tính đúc của hợp kim

4.2 Cơ sở thiết kế đúc các hợp kim

4.3 Cơ sở thiết kế đúc đặc biệt

4.4 Thiết bị nấu chảy kim loại đúc phôi Chương 4: đúc các hợp kim

4.1 Tính đúc của các hợp kim

Để đánh giá chúng là dễ, thuận tiện hoặc khó, khi đúc người ta đưa ra khái niệm

về tính công nghệ đúc hay gọi tắt là tính đúc Tính đúc gồm nhiều yếu tố , người

ta xét những yếu tố cơ bản sau :

chính xác và rõ nét đồng thời tạo ra vật đúc có chất lượng tốt

trạng thái đặc Hợp kim đúc khi đông đặc bị co thể tích và chiều dài

hoặc nội bộ hạt tinh thể

vào khuôn đều tác dụng mãnh liệt với các loại khí của môi trường xung quanh.quá trình đó phụ thuộc vào loại hợp kim, loại khí và điều kiện nhiệt độ,áp suất.Những khí có sẵn trong môi trường như O2H2,N2,CO2, hơi nước

4.1 Tính đúc của các hợp kim

Tính chảy loãng

Mỗi loại hợp kim đúc có tính chảy loãng

khác nhau phụ thuộc vào:

Ngoài ra còn phụ thuộc vào điều kiện rót;

áp suất kim loại; cấu trúc hệ thống rót;

phương pháp rót

4.1 Tính đúc của các hợp kim

Hợp kim đúc khi đông đặc bị co thể tích và

chiều dài, xác định lượng co đó theo công

v:hệ số nén nhiệt đặc trưng cho sự thay

đổi thể tích của vật khi nguội đi 100C

4.1 Tính đúc của các hợp kim

Tính thiên tích (segregation)

tính thiên tích :là sự không đồng đều về thành phần hoá học trong từng vùng hoặc nội bộ hạt tinh thể

+Thiên tích vùng (macrosegregation)xảy

ra do khối lượng riêng của các pha đặc

hình thành hoặc do các nguyên tố hợp

kim đông đặc khác nhau di chuyển theo

hai yếu tố :

-Yếu tố khối lượng riêng: HK đúc thường

có một số nguyên tố HK có khối lượng

4.1 T ính đúc của các hợp kim

+Thiên tích hạt (microsegregation):

Do sự khác nhau trong thông số

mạng tinh thể của các nguyên tố

hợp kim Và khả năng hòa tan

giữa các nguyên tố là có hạn

Kết tinh theo mạng tinh thể > sai

khác trong nội bộ hạt tinh thể

Phương truyền nhiệt >> hướng

của hạt tinh thể >> gây thiên tích

Đa số các kim loại và hợp kim khi nấu chảy cũng như khi rót vào khuôn đều tác dụng mãnh liệt với các loại khí của môi trường xung quanh quá trình đó phụ thuộc vào loại hợp kim, loại khí và điều kiện nhiệt độ,áp suất Những khí có sẵn trong môi trường như O2,H2,N2,CO2, hơi nước

Khí hoà tan khi đó tạo nên dạng bong bóng để thoát ra khỏi vật đúc trong giai đoạn kết tinh Tuy nhiên nếu việc thoát khí kém thì 1 phần bóng khí bị giữ lại và tạo nên rỗ khí

4.1 Tính đúc của các hợp kim

Tính hòa tan khí

Khí hoà tan khi đó tạo nên dạng bong bóng để thoát ra khỏi vật đúc trong giai đoạn kết tinh Tuy nhiên nếu việc thoát khí kém thì 1 phần bóng khí bị giữ lại và tạo nên rỗ khí

4.1 Tính đúc của các hợp kim

Tính hòa tan khí

- Khí O2 có không hoà tan ở trạng thái lỏng và đặc

trong nhóm kim loại như Al, Mg; có thể hoà tan trong

trạng thái lỏng với lượng lớn kim loại như:Fe,Cu,Ni

Khí H2 có thể hoà tan để tạo nên dung dịch với Al,Fe

-Khí N2 : các nguyên tố HK như Ti,Cr,Mn,Fe hoà tan

N2 ở trạng thái lỏng và tạo thành dung dịch đặc và nitrit

Nồng độ hòa tan của Hidro trong KL

PHÂN LOẠI HỢP KIM Fe - C

C = 0,8%

Thép sau cùng tích

C >(=) 0,8%

Gang

trước

cùng tinh

C <(=) 4,43%

Gang cùng tinh

C = 4,43%

Gang

sau

cùng tinh

C >(=) 4,43%

4.2 Cơ sở thiết kế đúc các hợp kim

Đúc gang

4.2 Cơ sở thiết kế đúc các hợp kim

Đúc gang

GANG là hợp kim Fe- C, hàm lượng

C từ 2,14% ~ 6,67%

- Tổ chức của C trong gang:Xementit hoặc than chì.

- Đặc tính của gang phụ thuộc vào dạng cacbon và nền:

- Cùng với C, nguyên tố Si thúc đẩy sự graphit hoá, nghĩa là phân huỷ Fe 3 C thành

Fe và cacbon tự do khi kết tinh.

- Ngược lại Mn lại cản trở sự graphit hoá nhằm tạo ra Fe 3 C của gang trắng.

 Lượng Si thay đổi trong gang ở giới hạn

từ 1,5 3,0 còn Mn thay đổi tương ứng với Si

ở giới hạn 0,5 1,0%

- Tạp chất S và P làm hại đến cơ tính của

gang Nên hàm lượng S thấp: 0,1  0,2%S

Nhưng nguyên tố P phần nào làm tăng tính

có thể hàm lượng đến 0.4-0.5% P

- Cacbon càng nhiều thì khả năng graphit

lượng cacbon sẽ làm giảm độ bền, tăng

dòn Vì vậy trong gang xám chẳng hạn,

hàm lượng cacbon giới hạn từ2,8  3,5%

Nền của gang xám có

thể là: ferit, pherit peclit , peclit

-tổ chức, hình dạng của cacbon: Fe 3 C hay graphit

 Có thể tăng cơ tính nền gang bằng một số nguyên tố hợp kim khác (Cr, V, Mo )

Gang trắng là loại gang mà hầu hết

 Gang trắng chỉ hình thành khi có hàm lượng C, Mn… thích hợp và với điều kiện nguội nhanh ở các vật đúc thành mỏng, nhỏ

 Khống chế % Si, tăng tốc độ nguội

để giữ cacbon ở dạng liên kết

- Gang xám là loại gang mà hầu hết C ở dạng graphit.

Nhờ có vậy nên mặt gãy có màu xám

Cơ tính của gang xám phụ thuộc vào hai yếu tố:

Gang xám có độ bền nén cao nhưng bền kéo kém, chịu

- Gang xám là loại gang mà hầu hết C ở dạng graphit.

Nhờ có vậy nên mặt gãy có màu xám

4.2 Cơ sở thiết kế đúc các hợp kim

Tính toán mẻ liệu đúc gang

a) Vật liệu nấu chảy GX.

 Vật liệu KL: Gang thỏi – X %

Gang,thép vụn – Y % Gang phế liệu – Z %

 Nhiên liệu: Chiếm khoảng 20% mẻ liệu

 Chất trợ dung: Dùng để tạo xỉ trong quá trình nấu

gang Chất trợ dung thường dùng là đá vôi CaCO 3 chiếm khoảng 2 ÷ 7 % mẻ liệu

b) Tính toán mẻ liệu.

- Gang cầu là loại gang có thể có tổ chức như gang xám, nhưng graphit có dạng thu nhỏ thành hình cầu

 Để có tổ chức gang cầu, phải nấu chảy gang

xám và dùng phương pháp biến tính đặc biệt (Mg)

gọi là cầu hoá để tạo ra graphit hình cầu Kết quả

là cũng trên các nền tương tự như gang xám với

grathit cầu ta có: độ dẻo  = 5  15%;

độ bền kéo k = 400 - 1000N/mm 2

Ký hiệu: Gang cầu: GC xx-zz (Liên xô: Bч xx-yy)

xx = chỉ độ bền kéo yzz = chỉ độ dãn dài tương đối  %

Gang dẻo là loại gang chế tạo từ gang trắng bằng phương pháp nhiệt luyện (Ủ)

Ký hiÖu: GZ xx-yy (Liªn x«: Kч xx-yy)

huỷ từ Fe 3 C trong gang trắng tạo

nên dạng cụm.

Ứng dụng

- Giá thành cao do khó đúc hơn

và thời gian ủ lâu.

- Chế tạo các chi tiết phức tạp, thành mỏng.

- Nhôm là kim loại nhẹ

- Khối lượng riêng nhẹ: khoảng 2,7g/cm3

- Có tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao

- Chống ăn mòn tốt

- Nhiệt độ nóng chảy: 6600C

- Độ bền thấp:  = 60N/mm2

- Độ cứng thấp: (HB = 25  mềm), nhưng dẻo cao

- Trên bề mặt của nhôm có một lớp ôxyt bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường không khí ở nhiệt độ bình thường Lớp ôxyt nhôm này luôn luôn tự hỡnh thành trên bề mặt nhôm do tác dụng với không khí

+ 3 nhóm nhôm: A999: 99,999% Al  loại tinh khiết

A995, A99, A97 và A95: 99,995 - 99,95% Al  loại có độ sạch cao

A85, A8, A7, A0: 99,85 - 99% Al  nhôm kỹ thuật

4.2 Cơ sở thiết kế đúc các hợp kim

Nh«m vµ hîp kim Nh«m:

+ 2 loại HK Nhôm: HK nhôm đúc & HK nhôm biến dạng

mòn

Al-Si-Cu

Dụng cụ thực phẩm

7xxx Mg hoặc

Al-Zn-Mg-Cu

4.2 Cơ sở thiết kế đúc các hợp kim

Đúc áp lực ( die casting )

•Ko dùng được lõi cát vì dòng chảy có áp

lực lớn  Hình dạng lỗ hoặc mặt trong phải

Đúc khuôn mẫu chảy

( investment casting )

Là 1 dạng đúc đặc biệt trong khuôn 1 lần Giống

như đúc trong khuôn cát nhưng chỉ khác ở chỗ

mẫu là vật liệu dễ chảy hoặc dễ cháy (sáp, ong,

parafin, …)

ĐẶC ĐIỂM

•Độ chính xác cao so với đúc cát (0,1/25mm)

• Thường đúc các chi tiết nhỏ (3g- 5kg)

•Bề mặt chi tiết nhẵn, không có bavia của mặt

phân khuôn

•Quy trình đúc dài ( 16-48 giờ)

4.3 Cơ sở thiết kế đúc đặc biệt

Đúc liên tục (continous casting )

Continuous casting 1: Ladle 2: Stopper 3: Tundish 4:

Shroud 5: Mold 6: Roll support 7: Turning zone 8:

Shroud 9: Bath level 10: Meniscus 11: Withdrawal unit

12: Slab.

A: Liquid metal B: Solidified metal C: Slag D:

Water-cooled copper plates E: Refractory

 Là QT rót KL lỏng liên tục vào khuôn

KL Vật đúc đông đặc liên tục và SP

được lấy ra liên tục.

Sử dung trong các nhà máy luyện kim

kết hợp hệ thống cán kéo kim loại ở

đầu ra (12) để sản xuất các dạng phôi

thanh, tấm.

4.3 Cơ sở thiết kế đúc đặc biệt

4.4 CÁC CÔNG NGHỆ ĐÚC

Đúc ly tâm (centrifugal casting)

ĐẶC ĐIỂM

•Trong đúc ly tâm, sử dụng loại khuôn vĩnh cửu

quay với tốc độ từ 300 đến 3000 v/ph

•Đúc ly tâm có thể đứng hoặc ngang, máy nằm

ngang thì thích hợp hơn cho chi tiết hình trụ dài,

mỏng , máy đứng thích hợp cho chi tiết dang

Đúc trong khuôn vỏ mỏng

Là QT đúc trong khuôn cát đặc biệt

4.4 Thiết bị nấu chảy kim loại đúc phôi