Giáo trình công nghệ kim loại phần 1

mà các phương pháp khác chế tạo khó khăn hoặc không chế tạo được; «ˆ Độ chính xác về hình dạng, kích thước và độ bóng không cao cỏ thể đạt cao khi thực hiện phương pháp đúc chính xác: độ

T8 NGUYÊN ĐỨC THẲNG (Chủ biên)

TS PHAM NGOC DIEU QUYNH

ThS NGUYÊN NGỌC THĂNG - Th§ LỄ VĂN THOÀI

GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

CONG NGHE KIM LOAI

NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM

LOI NOI DAU

Hiện nay, cơ khi chế tạo là lĩnh vực phát triển rất mạnh ở các nước có

nên công nghiệp phát triển Trong các nhóm ngành cơ khí hiện nay, môn

"Công nghệ kim loại ” trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản công cơ khi, tao điều kiện cho sinh viên đi

Chong 1: Cée quá trình chế tạo phối theo công nghệ đúc, do túc giá

Nguyễn Đức Thắng biên soạn

Chương 2- Cúc quá trình chế tạo phôi theo công nghệ gia công áp lực,

đo các tác giả Nguyễn Đức Thẳng và Nguyễn Ngọc Thăng biên soạn Chương 3: Các quả trình chế tạo phối theo công nghệ hàn, do các tác

giú Nguyễn Đức Thắng và Lê Văn Thoài biên soạn

cũng như đập tắm hoặc luyện kim bột, han laser đã cho các sản phẩm có độ

chính xác, độ nhẫn bể mặt cao, được sử dụng ngay trong đởi sông hàng ngây hoặc lap ráp thiết bị công nghiệp mà không cần gia công cất gọt

Giáo trình Công nghệ kim loại được sử dụng kim giáo trình giảng dạy

và học tập cho sinh viên ngành cơ khí, đồng thời là tài liệu tham khảo cho học viên cao học, cũng như kỹ sư công nghiệp,

Khi biên soạn cuốn sách này, các tác giả đã bám sát nội dung giảng day môn “Công nghệ kim loại” đồng thời có tham khảo các tải liệu trong và

ngoài nước cũng như cập nhật các quả trình chế tạo phôi đang được ứng cdụng rộng rãi trong cơ khí,

Tuy nhiên, do kinh nghiệm có hạn, cuốn sách khó tránh khỏi thiểu sói,

các tác giả rất mong nhận được sự góp ý của bạn đọc Mọi y kiến đóng góp

xin gửi về: Công ty CP Sách Đại học - Dạy nghề, Nhà xuất bản Giáo dục

'Việt Nam, 25 Han Thuyên, Hà Nội

Các tác giả

`

SAN XUẤT ĐÚC

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

(la Dinh nghĩa

Đúc lả quá trình chế tạo phôi bằng cách nấu chảy kim loại, rót kim loại

long vào lòng khuôn đúc có hình dáng kích thước cúa vật đúc, sau khi kim loại đông đặc trong khuôn, người ta thu được vật đúc có hình dạng giống như lòng khuôn

'Vật đúc có thể đem dùng ngay được gọi là chí tiết đúc Nếu vật đúc qua

gia công cơ khí để nâng cao độ chính xác kích thước và độ nhãn bề mặt

được gọi là phôi đúc

1.1.2 Đặc điểm

De có những ưu điểm chủ yếu sau

© Có thế đúc được các loại vật liệu khác nhau, thường là gang, thép, kim loại màu và hợp kim của chúng với trọng lượng đúc từ vài gam đến

hang tram tan;

© Ché tao duge nhimg vat đúc có hình dạng, kết cấu rất phức tạp như

thân máy công cụ, võ động cơ, cánh tuabin mà các phương pháp khác chế tạo khó khăn hoặc không chế tạo được;

«ˆ Độ chính xác về hình dạng, kích thước và độ bóng không cao (cỏ thể đạt cao khi thực hiện phương pháp đúc chính xác: độ chính xác 0.01 mm, độ

nhám R„= 0,80 ;zn, chiéu day thanh dic 0,5 mun);

© Cé thé tdi sir dung vật liệu mã các quá trình khác không làm được do khó hoặc không kinh tế,

«_ Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc;

© CO khả năng cơ khí hoá và tự động hoá;

_ ®- Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư không nhiễu, tính chất sản

xuất linh hoạt, năng suất cao,

'Tuy nhiên đúc còn những nhược điểm sau:

« _ Tốn kim loại cho hệ thống rót,

«Có nhiều khuyết tật (thiểu hụt, 13 khi, ) Kim ty 1é phé phim cỏ khi

Việc phân loại đúc liên quan đến vật liệu làm khuôn, mẫu, quá trình tạo

khuôn và cách rót kim loại nóng chảy Nêu theo loại khuôn đúc người ta phân ra: Dúc trong khuôn cát; Đúc trong khuôn đặc biệt Nếu theo bản chất,

các quá trình đúc chỉnh được phân loại theo hình 1.1

1) Khuôn đùng một lần làm từ cát, thạch cao và các vật liệu tương tự được liên kết với nhau Chúng là vật liệu chịu được nhiệt độ cao khi kim

loại nóng chảy Sau khi đông đặc, khuôn được dỡ ra để lấy vật dic

1) Khuôn vĩnh cứu làm từ vật liệu có độ bền nhiệt cao, Như tên gội

chúng được dùng đi dùng lai nhiều lần Khuôn được thiết kế sao cho dễ

dàng rút được mẫu ra, Vì kim loại làm khuôn có độ dẫn nhiệt cao hơn khuôn một lẫn nên tốc độ nguội khi đông đặc lớn hơn, điều nay làm anh hưởng dến

Hinh 1.1 Phan loại đúc

ii) Khuén hén hop lam từ nhiều vật liêu như cất, graphite, kim loai, kết

hợp những tu điểm của từng vật liệu Chúng được dùng tong các quá trình

đúc khác nhau đẻ nâng cao độ bên khuôn, điều khiển tốc độ nguội cũng như

đạt được hiệu quả kinh tế cao,

19) Khuôn đặc bigs: BE đơn tỉnh thể đông đặc theo hướng và phát triển

sao cho không tạo thành biên giới het, Hoặc làm nguội rất nhanh tạo ra hợp, kim vẽ định hình, Do đó, chỉ tiết có tính chất đặc biệt dùng trong ngành vật

ý điện từ, vũ trụ,

6

1.1.4 Ứng dung

Sản xuất đúc phát triển rất mạnh và dược ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp Trọng lượng vật đúc trung bình chiếm khoảng 40% + 80% tổng trọng lượng của máy móc Trong ngành cơ khi, tỷ trọng phôi đúc

chiếm đến 60% +70% mà giá thành chỉ chiếm 20% + 25% Bảng 1.L cho thấy đặc tính chung của các quá trình đúc,

Hiện nay có hai xu hướng tác động mạnh đến công nghệ đúc

i) Xu hưởng đầu tiên là tiếp tục cơ khí hóa và tự động hóa quá trình đúc, dẫn đến sự thay đôi quan trong trong việc sử dụng các thiết bị và nhân

công, Các thiết bị tiên tiến và hệ điều khiên tự động quá trình sản xuất đang thay thể các phương pháp đúc truyền thing

ii) Xu hướng thứ hai là yêu câu chất lượng đúc cao hơn, không có

khuyết tật và dung sai vật đúc nhố

Bang 1.1: Đặc tính chung của các quá trình đúc

[ _ lv] Độ Độ | Đạ | Chu day thánh qua tanh aac | YENI | lượng(N) | nhậm Rễ 0| phức | chính (mm)

SH?" li] May |Ralum| [tee (>| xá [ Mãn [ Max

1.2 CO SO DUC KIM LOAI/ HOP KIM

1.2.1 Tổng quan về đúc

Cũng như các quá trình sản xuất khác, hiểu biết về cơ sở sản xuất đúc là điều quan trọng cả về mật tạo ra chất lượng sản phẩm tốt và kinh tế, cũng như xác định được kỹ thuật đúng dể thiết kế và ch tạo Kim loại lỏng khi điền đầy vào khuôn sẽ chuyển sang trạng thái đặc theo quả trình kết tỉnh với nhiều hiên tượng xảy ra Các hiện tương này ảnh hưởng đến hinh dạng, kích

thước, độ đồng đều và thành phần hóa học của các hạt tạo thành trong khi

dúc, mà chúng lại ảnh bưởng ngược lại đến các thuộc tính vật đúc Những yếu tổ chính ảnh hưởng đến các hiện tượng này là:

‘+ Tinh chat cory va nhiệt độ rót của hợp kim đúc,

‘+ Dòng chảy của khối kim loại lỏng trong khuôn;

+ _ Sự đông đặc (kết tỉnh) và nguội của kim loại trong khuôn; + Ảnh hường của vật liệu làm khuôn

+ Câu tạo cũng như quan hệ hình học của vật đúc

1.2.2 Sự kết tỉnh kim loại trong khuôn

1 Các giai đoạn hình thành vật đúc

Có thể phân chia quả trình bình thành vật đúc thành các giai doạn liên tiếp sau đây:

ÿ) Giai đoạn điền đầy kìm loại long vào khuôn — Thời gian điền đây tinh

từ khi bất đầu rồt đến thời điểm kim loại lòng điển đầy hệ thông rồt và đâu ngót Thông thường thời gian rót phải dam bao cho kim loại điền dây nhanh, nên giải đoạn nảy chưa có sự hạ nhiệt đáng kể

1) Giai đoạn hạ nhiệt độ từ nhiệt độ rót đến nhiệt độ nóng chảy Kim loại lòng trong khuôn sẽ truyền nhiệt vào thành khuôn với tốc độ khác nhau phụ thuộc vào tính chất lý nhiệt của khuôn và lượng tập trung kim |

vùng VÌ ở đáy khuôn được điền đầy trước nên ở đó sẽ bất đâu

trước, sau đó mới đến thảnh bên Hướng tản nhiệt luôn luôn vuông góc với

thành khuôn

iii) Giai đoạn kết tính tính từ nhiệt độ điểm lóng đến nhiệt độ diễm đặc

(khoảng đông đặc) Trong lòng khuôn, kim loại lỏng bao giờ cũng kết tính

theo hưởng từ dưỡi lên và từ ngoài vào trong ở các thành bên Ở giai đoạn

này có thể xảy ra theo hai trường hop là: đông đặc theo lớp, khi những kim

8

loại nguyên chất, hợp kim củng kết tinh hoặc khoảng kết tỉnh hẹp; trường

hợp thứ bai là đông đặc thể tích ở những hợp kim có khoảng nhiệt độ kết

tình lớn

iv) Giai đoạn nguội trong khuôn — Từ nhiệt độ điểm đặc đồn nhiệt độ lấy vật dúc khỏi khuôn Đây là thời điểm xảy ra chuyên biển phase ứng với

từng hợp kim ở từng nhiệt độ Tốc độ chuyển biến tại các vùng thành dày

mỏng, vùng tập trung kim loại khác nhau

¥) Giai đoạn nguội ngoài khuôn ~ Tùy vào quả trinh đúc mã xác định

thời điểm bắt đầu nguội nạẹ tuôn Lúc này vật đúc nguội nhanh hơn nên

dễ xảy ra nội ứng suất nhiệt, biển cứng bề mặt, mắt én định và không đồng,

đều về thành phần hóa học

2, Cấu trác (tễ chức) vật đúc

Sau khi đã nguội hoàn toản, tổ chức kim loại vật đúc với mỗi hợp kim

sẽ khác nhau, bới vi nỏ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: kết cấu vật đúc, phương,

pháp dúc, công nghệ đức, Vì thế khó cỏ thể tìm ra một quy luật cl

Một cách tông quát, người ta xét tổ chức kim loại vật đúc với

nguội bình thưởng trên một thôi đúc với hai mặt cắt dọc và ngang

Kim loại nguyên chất — Vì kim loại nguyên chất có nhiệt độ nóng chảy

(hoặc đông đặc) xác định rõ, nên nó kết tỉnh ở nhiệt độ không đổi Vi dụ như nhôm đông đặc ở 660°C, vônftem ở 3410°C

Khi nhiệt độ kim loại xuéng đến nhiệt độ nóng cháy, thì nó duy trì ở đó

trong khi nhiệt ẩn nóng chảy giảm Mặt kết tỉnh (giao diện đặc-lỏng)

chuyển động qua kim loại nóng chảy làm đông đặc từ thành khuôn vio tam Ngay khi kết tỉnh xảy ra tại nhiệt độ nào đó, thì quá trình nguội lại tiếp tục, Kim loại đông đặc, vật đúc được lấy ra khỏi khuôn để tiếp tục nguội đến nhiệt độ môi trường,

Cấu trúc hạt của vật đúc từ kim loại nguyên chất được chỉ ra trên

hình 1.2a Tại thành khuôn có nhiệt độ môi trường, do kim loại lòng tiếp xúc với thành khuôn nguội nhanh hơn nên tại đây độ truyền nhiệt lớn, Mặt khác vùng kÈ thành khuôn có sẵn nhiêu tâm mảm, tốc độ hình thành tâm mắm lớn hơn nhiều so với tốc độ phát triển mầm vì thể tạo nên hạt nhỏ,

mịn, đồng đều Lớp vỏ này dày hay mỏng tùy thuộc lượng tích nhiệt của vỏ

khuôn đúc Lớp vỏ bao giờ cũng bên và cứng (vùng |) (h 24) Hạt tiếp tục

phát triển theo hướng ngược với hướng truyền nhiệt qua thành khuôn

Những bạt có định hướng thuận lợi sẽ được ưu tiên phát triển tạo nên các bạt dài hình kim (vùng ID, Tại nơi xa thành khuôn, lúc này do chiều day lớp

9

kết tỉnh đã lớn, lượng tích nhiệt của khuôn đã giảm nhiều, phần kim loại

lông sẽ tạo ra hạt thô và đẳng trục Sự phát triển cúa những hạt như thể được sọi là cầu tạo hạt đồng nhật (homogenous nucleation), nghĩa là các hạt tỉnh

thể tự lớn lên bắt đầu từ thành khuôn

Hinb 1.2 Cau tạo hạt đồng nhất

4) Thài đe Ki Vat niin cht: b) Phột triển định hướng tại thành khuôn nguôi

Hop kim ~ Sự kết tỉnh trong các hợp kìm bất đầu khí nhiệt độ xuống

dưới đường lòng 7\, và kết thúc khi nó đạt đến đường đặc Ts (h 1:3) Trong

khoảng nhiệt độ này hợp kim ở trạng thải mễm nhão với cẫu trúc nhánh cây

Hệ dạ

hh cy

Hinh 1.3 Sơ đề minh họa kết tinh hợp kim và phân bồ nhiệt độ

trong kìm loại kết tinh

„ Chủ ý rằng tại các vùng nằm giữa nhánh cây vẫn còn kim loại lỏng Các

phần từ nhánh cãy phát triển theo ba chiều cuối cùng sẽ giao nhau (h 1.4)

Việc nghiên cứu cấu trúc nhành cây tuy phức tạp, nhưng rất quan trọng vì

những câu trủc như Vậy tác động đến các yêu tổ như sự thay đổi thành phần,

Chiểu rộng vùng mềm nhão, mà ở đó có sự hiện điện của hai pha lòng

và đặc là yếu tố quan trọng khi kết tỉnh Vùng nảy được gọi lá độ quá nguội

hoặc khoảng dong (freezing range) AT = Ty - 7z

Có thẻ thấy trên hình 1.3 rằng kim loại nguyễn chất có độ quá nguội 417” coi như bằng không (zero) và mặt kết tính địch chuyển như mặt tính thể mã không tạo nén ving mềm nhão Đông đặc củng tỉnh (eutectics) cũng theo cách tương tự với mặt tỉnh thể gần như vậy

Kiểu cầu trúc kết tỉnh phát triển phụ thuộc vào thành phần cùng tỉnh Trong các hợp kim với giản đồ pha gần như đối xứng, cấu trúc nói chung,

theo lớp với sự có mặt của hai hay nhiễu pha tắn tùy thuộc hệ hợp kim, Khí

thể tích của một pha it hơn 25%, cấu trúc thường có đạng thở Các điều kiện nây đặc biệt quan trọng đổi với gang

Tuy không thật chỉnh xác, độ quá nguội nhỏ khi sự chênh lệch nhiệt độ nhỏ hơn 50°C, còn độ quá nguội lớn khi chênh lệch vượt quá 110% Các hợp kim đen thường có vùng mềm nhão hẹp, trong khí đồ hợp kim nhôm và

magiê có vùng mềm nhão rộng Chính vì vậy, những hợp kim này có quá

trình đồng đặc đều qua trạng thái mêm nhão

Higu img eta tée db ngudi — Toe dG ngudi cham (khoang 10? K/s) hod

thời gian nguội kéo đài làm cho cấu trúc nhánh cây thô và khoảng cách giữa các nhánh cây rộng ra Tốc độ nguội nhanh (khoảng 10" K/s) làm cho cấu trúc nhánh cây mịn, khoảng cách nhỏ Nêu tốc độ nguội cao nữa (trên

10K/s) sẽ có cầu trúc vô định hình

Cấu trúc và kich thước hạt tác động dễn thuộc tính vật đúc Khi kích

thước hạt giám, dộ bên và độ dẻo của hợp kim đúc tăng, rổ co tế vi trong vật

đúc giảm và làm giảm xu hướng bị nứt nóng, Kích thước cũng như sự phân

bố không đồng đễu của hạt làm cho vật đúc có tính dị hướng

Tiêu chỉ miều tả động học của giao điện lõng — đặc là tỷ s6 G/R, trong

đó G là gradient nhiệt và R là tốc độ di chuyển của giao diện lóng- đặc Giá

trị phổ biển của G trong khoảng ]0 ~ 10` K/m và R từ 10'°~ 10” m/s Cấu

trúc nhánh cây điển hình có tỷ số R trong khoảng 105- 107, do đó tỷ số

10! 10 tạo nên mặt tính thể, giáo điện lòng-đặc không nhánh cây (h I.5),

LE H:-

Hinh 1.5 Các kiểu cầu trúc cơ bản

4) Nhành cây hại đi; b) Nhánh cáy đẳng trực; j Không nhậnh cấy đẳng true

3 Moi quan hệ giữa cẫu trúc với tính chất của vật đúc

Vi tắt cả vật đúc cắn phải có tỉnh chất nhất định thoa mãn yêu cầu thiết

kể và điều kiện làm việc, nên mỗi quan hệ giữa các tỉnh chất với cấu trúc (tả

chức) hình thành trong quá trình kết tinh la khía cạnh quan trọng của vật dúc Thánh phẫn cấu tạo nhánh cây và kim loại lòng được thể hiện qua giản

đỗ trạng thái (gián đỗ pha) của từng hợp kim Khi hợp kim được làm nguội rất chậm, từng nhảnh cây phát triển đồng đều, Tuy nhiên, trong thực tế tốc

độ nguội khá nhanh nên nhánh cấy hình thành có lõi, Nhánh cấy lõi cỏ thành phần cấu tạo bể mặt khác với bên trong lõi (sự khác nhau nảy được

xem như là chênh lệch nông độ) Bé mat có nằng độ các nguyễn tổ hợp kim cao hơn trong lõi do hòa tan được các chất bão hòa tử lõi ra bể mặt khi kết

tình eủa nhánh cây (vi thiên tích hoặc thiên tích hat)

“Cấu trúc thỏi đúc điển hình của khối hợp kim dung dịch đặc với các hạt

đẳng trụ được thể hiện trên hình 1.6a Lúc nây đo chiều đây lớp kết tỉnh đã

lớn, lượng tích nhiệt của khuôn đã giảm nhiều, phân kim loại lòng sẽ tạo ra

hạt to hơn và đẳng truc Vùng đẳng trục có thể được mở rộng ra toàn thỏi

đúc bằng cách bỏ sung các chất biển tính tao rằm vào hợp kim (h 1.6b) Chất biến tính kích thích sự hình thánh các mắm kết tỉnh trong kim

loại lỏng

Do chênh lệch nhiệt trong khối kim loại lỏng đang kết tinh, cũng như

do trong trường và chênh lệch mật độ, sự đổi lưu cỡ ảnh hưởng mạnh đến sự

hình thành tổ chức bạt Đổi lưu tạo điều kiện hình thành vùng nguội ngoài;

làm hạt mịn và tăng cường chuyển biến từ dạng kim sang hạt đẳng trục Cấu

trúc trên hình 1.5b cũng có thể thu được bang cách tăng cường đổi lưu trong

kim loại lỏng làm nhánh cây bị phân hủy Ngược lại, nếu giảm hoặc bó dỗi

lưu làm cho hạt thô và nhánh cây có dạng dài hình kim

Cu trúc đẳng trúc

a) Hop kim dung dich de; b} Dung chất biển tính

Độ bền của nhánh cây không cao lắm và có thể bị phả hủy bằng khuấy trộn hoặc rung động cơ học trong giai đoạn đầu kết tính Quá trình này làm

cho kích thước hạt nhỏ đi, tạo nên các hạt dạng câu phân bố đồng đều hơn

trong toàn bộ thỏi đúc Đổi lưu có thé hd wo thém bằng cách sử dụng

phương pháp cơ học hoặc điện từ

Người ta đã tiễn hành thực nghiệm trên các con tầu võ trụ để nghiên

cứu hiệu ứng không trọng lượng đến cầu trúc tế vi của thỏi đúc Ở trạng thái

13

không trọng lượne, không còn chênh lệch nhiệt cũng như không có đổi lưu khi kết tỉnh; Việc không có đổi lưu ảnh hưởng đến cầu trúc kết tính và phân

bố các bắt liên tục Các thí nghiệm hiện nay liên quan đến sự phát triền tỉnh

thể đề chế tạo các mẫu bán dẫn như cadmium-zine (kẽm) telluride; mereury

(thủy ngãn)-zine (kẽm) telluride,

1.2.3 Truyền nhiệt khi đúc

Một vấn đề cần quan tâm khi đúc là truyền nhiệt trong toàn bộ chu trình

từ khi rót đến khi đông đặc và lâm nguội đến nhiệt độ môi trường Luỗng

nhiệt tại các vị trí khác nhau trong hệ thông là hiện tượng rất phức tạp và nó

phụ thuộc vào nhiều yếu tố liên quan dén vật liệu và khuôn đúc cũng như các thông số quá trình Vỉ dụ đối với các vật đúc tiết diện nhỏ, tốc độ chày kim loại phái đủ cao để không bị nguội và kết tính sớm Tuy nhiên, tốc độ chảy cũng không được cao quá vi sẽ làm cho dòng chảy bị tối, gây xỏi mòn

ảnh hưởng xắu đến quả trình đúc

.Hinh 1.7 Phân bố nhiệt độ tại giao diện của thành Khuõn và kim loại lỏng kbÏ kết tinh

Phân bố nhiệt độ điển hình tại giao điện lỏng = đặc thành khuôn dược chỉ ra trên hình 1.7 Nhiệt truyền từ kim loại lòng qua thành khuôn ra môi

trường xung quanh, Nhiệt độ giảm tại giao diện thành khuôn — không khí vả 14

thành khuôn kim loại lỏng la do sự có mặt của lớp biên xà tiếp xúc khong hoàn th gino diện này, Biên dạng đường cong phụ thuộc vào tinh chất nhiệt của kim loại nóng chày và thành khuôn

Trong giai đoạn đầu kết tinh, lớp đông đặc mong bắt dâu được hình

thành tại thành khuôn nguội theo thời gian lớp này dày dẫn lên (bh, 1.8) Với

thành khuôn phẳng, chiêu dày này tỷ lệ với căn bậc hai của thời gian, ví dụ

thời gian tăng gấp dôi thi chiéu day tang gap 1,414 lan,

Thời gian két tinh, r, theo định luật Chvorinov, là một hảm của thể tích

vật đúc, V, va diện tích bể mặt xung quanh, 4, tức là:

Trong dé: € 1a hé sé phy thude vao vat ligu lam khudn, tính chất kim

loại và nhiệt độ

Đo đó, hình câu đặc rông kết tỉnh và nguội đến nhiệt độ môi trường với

tốc độ chậm hơn so với hình cầu nhỏ hơn, nguyên nhân là thể tích hinh cầu

tỷ lệ với lập phương đường kính còn diện tích bề mặt bình edu ty lệ với bình phương đường kính,

Hiệu ứng hình học khuôn vả thời gian trôi qua đạt đến chiều day ya hình dang lớp kết tỉnh được chỉ ra trên hình 1.8, Nhu minh họa, người ta dé kim loại nóng chây chưa kịp đông dae ra khỏi khuôn sau khoảng thời gian

khác nhau từ 5 s đến 6 ph Chủ ý rằng thời gian cảng lầu thỉ chiêu diy dong

đặc cảng lớn, nhưng chiểu dảy góc trong (vủng A) mỏng hơn góc ngoài

(vùng B) vì ở trong nguội chậm hơn

Hình 1.8 Lớp vò đông đặc trên vật thép đúc

1.2.4 Dòng chảy kim loại lồng khi đúc

Sau khi được rót vào khuôn, kìm loại lỏng nhanh chóng chảy qua hệ

thống rót và điển đây lòng khuôn (h 1.9) Khi chảy trong hệ thong rot va

khuôn, kim loại lông cũng tuân theo các định luat vé car hoe chat long:

1, Dinh luge Bernoulli

Dinh luật này dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng vã mỗi quan

hệ giữa áp suất, tốc độ, chiéu cao mặt thoáng của chất lỏng ở bắt kỳ vị trí

nao trong hệ thống và tôn thất ma sát trong hệ thông mã chứa đầy chất lỏng,

phương trình được thể hiện là:

Trong đó: - chiều cao so với mặt phẳng tham chiễu;

pov —ap suit va tbe do khéi chat lỏng tại độ cao đó;

ø- mật độ (khối lượng riêng) của chất lòng, giả thiết không nén được .#— gia tốc trọng trường,

còn / là tốn thất ma sát trong chất lỏng khi nó chảy qua hệ thông Tôn thất

ma sát bao gồm mắt mát năng lượng tại giao diện thảnh khuôn ~ chit long

và mắt mát năng lượng của dòng chảy rồi trong chất lỏng

16

2 Định luật liền tục

Định luật trạng thái khối liên tục của chất lỏng không nền được chây trong hệ thống có thành không bị thắm, lưu lượng không đồi, được thể hiện qua phương trình:

Trong đó: Ở~ lưu lượng (wỶ⁄4

-44 — diện tích tiết điện ngang của dòng chất lỏng;

y tốc độ trung bình của dòng chất lồng qua từng tiết điện,

+ và 2 là các chỉ số ứng với các vị trí khác nhau trong hệ thông

“Theo định luật này, lưu lượng đông chảy được duy tị tại mọi nơi rong

hệ thông Mức độ thắm váo thành của hệ thông là dai lượng quan trong, vi

khi chất lỏng thắm qua thành (khuôn cát) thì lưu lượng sẽ bị giảm đi, Ưng dụng các nguyện lý trên vào việc thiết kế ông rót truyền thông có

dạng hình côn Giá sử rằng ap suất mật thoảng phía trên và đưới ông rồi là bằng nhau và không có tôn thất do ma sát, mỗi quan hệ giữa chiều cao và

điện tích tiết điện ở bắt kỳ điểm nào trong ông rót được thê biện;

Giả sử điểm 1 ở trên đính và điểm 2 ở dưới đáy ống rót, khi đó tốc độ

dòng cháy vị sẽ nhỏ hơn v2 và tiết diện đưới đây 4; nhỏ đi Kết hợp các phương trình (1.3); (1.4), (1.3) chúng ta thu được tỷ số 4⁄4; như là hàm số

ha hy, hsv yp

Nếu người 1a thiết kế ống rót hình trụ thì khi rót kim loại lông vào đó, ở

phía dưới ông kim loại lòng sẽ không tiếp xúc với thánh ng lúc đó không, khí xung quanh bị hút vào vùng đỏ và gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng

khối kìm loại lỏng Tuy nhiên, ngây nay có khi người ta thay thể ông rót côn

thành ống thẳng cỡ tiết lưu cho phép kim loại lông chảy xuống êm và không

bị lẫn khi

-3 Đặc trưng dòng cháy

Một vấn đề quan trọng của đông chảy trong hệ thông rót là sự có mặt

của dòng chảy rồi và đồng chây tầng | 'gười ta sử dung s6 Reynolds, Re, dé

phân loại đồng chảy: nó được đo bắng tỷ số giữa lực quản tính với lực nhớt

trong chat long:

Ñ;=vÐp/} (1.6)

Ụ

Trong đỏ: » — tée độ dòng chảy;

.D- đường kinh kênh dẫn;

uy = mật độ và độ nhớt của chất lông

Số Reynolds cảng cao, càng dễ xây ra dòng chảy rồi Trong hệ thống rót

nói chung, &, thường trong khoảng 2000 ~ 20000 (h 1.10)

1 SH Sean Nhan

Hình 1.10 Quan hệ của số Reynolds với đặc trưng dòng chảy

Nếu R < 2000 thì trong hệ thống cỏ đồng chảy tầng; trong khoảng

2000 - 20000 thể hiện sự pha trộn giữa dòng chảy tẳng và dòng tôi Hỗn

hợp như vậy không gây hại cho hệ thông rót Còn nếu Z, > 20000, dòng rỗi mạnh làm hòa tan khí và hình thành váng, cặn từ các phân ứng giữa kim loại

nóng chảy với không khí và các chất khí xung quanh Kỹ thuật để giảm

thiểu đỏng chảy rôi là hạn chê những thay đối hướng chây đột ngột cũng

như tiết diện trong hệ thông rót

Váng cặn hoặc xi có thể loại trừ hoàn toàn bảng đúc chân không Đối với dúc thông thường có thể lâm giảm thiểu váng cặn hoặc xỉ bằng cách hớt

bọt, váng; thiết kế bệ thống rót hợp lý hoặc ding filter lọc Filter thường

được làm bằng gốm cerami, miea, sợi thủy tỉnh Việc đặt flter đúng vị

trí sẽ làm tăng hiệu quả lọc váng, cận, xi Ngoài ra fñlter cũng được dùng để

hạn chế dòng cháy rồi trong hệ thông rót

1.3, QUA TRINH DUC TRONG KHUON CAT

1.3.1 Sơ đồ

Khuôn đúc được chế tạo bằng hỗn hợp cỏ thành phẩn chủ yếu là cát Khuôn cát có khả năng dễ tạo hình các vật đúc phúc tạp, không hạn chế kích

thước Nhưng chí dùng được một lẫn, năng suất thấp, độ chính xác vả độ

bóng bề mặt thấp, tốn nhiêu kim loại (bảng 1.1) Khuôn cát thường được

dùng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nho (h 1.11),

Qua trình đúc kim loại truyền thống trong khuôn cát đã có hàng nghìn

năm nay, bao gm các nguyên công:

18

Hình 1.11 Sơ đỗ quá trình đúc trong khuén cat

i) Dat mẫu và lồi (đã chế tạo) có hình dụng của vật đúc vào cát để in dấu lên:

ii) Tạo thành hệ thống rồt;

ii) Điễn đầy lòng khuôn bằng kim loại nöng ch:

iy) Kim loại nguội và kết tỉnh;

v) Phá khuôn cát, tháo lõi và

Hinh 1.12 Cầu tạo bộ khuôn đúc

1 Khuôn trên, 2 Khuôn dưới, 3: Đậu ngốt ho; 4, Đậu hơi; 3 Cổc ràt; 6 Vo khuôn:

? vả Ø Củt 8 Mặt phản Khuôn; 10 Ñãnh lọc xi, 11: Ông rót, 12 Tiế lạc 13 Đâu ngói

in: 14 Ranh dan, 15 Long khuôn: l6 Lõi

19

* L6i (còn được gọi là thao) được đặt vảo trong khuôn để tạo lỗ hoặc

xác định bể mặt bên trong của vật đúc Lõi cũng có thể dũng để tạo chữ trên

bể mặt vật đúc hoặc các lỗ sâu bền ngoài

« _ Hệ thống rót bao gằm: Cốc rót, phễu rót là nơi dé kim loại lòng vào, Ông rót là ông hình côn chứa kim loại lỏng chây xuống

s_ Hệ thông dẫn là các rãnh lọc xi, rĩnh dẫn đưa kim loại lòng từ ống rot đến lòng khuôn, đậu rót là chỗ vảo lòng khuôn

+ Đậu ngót là nơi chứa phần kim loại lỏng bù vào lượng co ngót khi đông đạc, có đậu ngót kín và đậu ngót hở

+ - Đậu hơi đặt trong lòng khuôn dé đưa khi tạo thành lúc kim loại lỏng tiếp xúc với cát cùng không khí ra ngoài khi kim loại lỏng chiếm chỗ trong lòng khuôn

1.3.2 Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi

1 Yêu câu

Hỗn hợp lam khuôn và lõi phải thỏa mãn những yêu cầu sau day:

3) Tỉnh dẻo là khả năng biến dạng vĩnh cửu của hỗn hợp khi thôi lực tác

dụng (sau khi rút mẫu hay tháo hộp lõi) Tính dẻo của hỗn hợp dâm bảo dễ lâm khuôn, lõi vã nhận được lòng khuôn, lõi rõ nét Tỉnh đẻo tăng khi lượng

nước trong hỗn hợp tăng, đất sét, chất dinh kết tăng, cát nhỏ

ij) Độ bên là khả năng của hỗn hợp chịu được tác đụng của ngoại lực

mà không bị phá huỷ, Khuôn, lõi cần đảm bảo bền để không vỡ khi vận

chuyển; lắp ráp khuôn, lõi và khi rót kim loại lỏng vào khuôn, Độ bên tăng khi lượng nước tăng lên đến 8%; cát nhỏ, không đồng iều, sắc cạnh và khi lượng đất sét tăng, Khuôn khô có độ bên cao hơn khuôn tươi

1) Tỉnh lún là khả năng giảm thé tích của hỗn hợp khi chịu đựng tác dụng của ngoại lực Tỉnh lún lâm giảm sy can trở của khuôn lõi khi vật đúc

co ngói trong quá trình kết tỉnh vá nguội để tránh nứt rỗ, eong vênh của vật

đúc (h, 1.13)

Hình 1.13 Tỉnh lùn 20

'Tính lún tăng khi cát hạt to, chất dinh kết ít, chất phụ (mùn cưa, rơm rạ,

bột than ) tăng,

1) Tính thông khí là'khả năng thoát khi từ lòng khuôn và trong hỗn hợp ra ngoài để tránh rỗ khí vật đúc Tỉnh thông khí tăng khi cát hạt to và

đều, lượng đất sét và chất đính kết ít, chắt phụ nhiễu và lượng nước ít

9) Tỉnh bền nhiệt là khả năng gìữ được độ bền ở nhiệt độ cao của hỗn hợp làm khuôn, Tính bên nhiệt dâm bảo cho thành khuôn và lỗi khi tiếp xúc với kim loại lông ở nhiệt độ eao không bị cháy Tính bền nhiệt tăng khi

lượng SiO¿ trong hỗn hợp tăng, cát to và tròn, chat phy it

vj) Độ ẩm của hỗn hợp là lượng nước chứa trong hỗn hợp đỏ tính bằng

%, Độ âm tăng đến 8% làm cho độ bên, độ dẻo của hỗn hợp tăng Quá giới hạn

đỏ tức là độ âm cao làm giảm độ bên nón khi tiếp xúc kim loại nóng chảy

9í) Tỉnh công nghệ gồm các chỉ tiêu đặc trưng §au:

«Mức độ điển đẩy là khả năng di động của vật liệu đề điển đây khi

làm khuôn và lõi Tỉnh điển đầy đảm bảo khuôn và lõi có độ đầm chặt và

đồng đều với lực nén nhỏ nhất

+ Độ ôn định hỏa nhiệt là khả năgg giữ cho vật liệu không bị nóng

chảy, không có tác dụng hóa học với kim loại nóng chày, Hỗn hợp khi bị

cháy sẽ cản trở quả trình gia công cơ và làm giảm khả năng thoát khí tạo rổ khi trong vật đúc

+ Mức độ chống ấm là khả năng hút Am rất ít trong một đơn vị thời gian

«- Tuổi thọ là khả năng giữ được tính chất của vật liệu khi sử dụng

nhiễu lần

«Mức độ thông khí là khả năng thoát khí qua hỗn hợp tránh cho vật

đúc khỏi bị rỗ khi làm giảm áp suất khí trong lòng khuôn khi điển đầy kim loại lỏng Ở nhiệt độ cao, lượng hơi nước chứa ở hỗn hợp gần lòng khuôn sẽ

bốc hơi: lượng khí hòa tan trong kim loại lỏng cũng bị giải phóng khi kim

loại đông đặc Chúng sẽ thoát ra một phản qua hỗn hợp khuôn vả lõi

+ Tính chất lý nhiệt bao gốm độ dẫn nhiệt và nhiệt dung Nở ánh

hưởng đến tốc độ kết tinh của kim loại và do đỏ lâm ảnh hưởng dễn cấu trúc

vã tỉnh chất của vật đúc

3 Vật liệu làm khuôn và lối

1iễn hợp làm khuôn, lõi bao gồm: cát, đất sét, chất dinh kết và chất phụ

7) Cét 1a thanh phan cha yéu cia hin hop tim khudn, oi vi cé kha nang:

chịu nhiệt eao Thành phần hoá học chủ yếu của cắt la SiO» (thanh anh): Có

hai loại cát chỉnh là tự nhiên (cát đất đá) và tổng hợp (cát sông hồ): Cát phải

cô hạt mịn tròn để cỏ thể xếp chặt và tạo nên bẻ mặt khuôn nhãn Tuy hạt cát mịn làm tăng độ bền nhưng cũng làm giảm tính thông khí của khuôn ij) Đắt sét thành phần chủ yếu là cao lanh Ngoài ra còn một số tạp chất

khác như CaCO;, FesOy, NaạCOy Khi lượng nước thích hợp đất sét dẻo và

dinh, khi sấy khô độ bền tăng nhưng giòn, dễ vỡ: Đắt sét cho vào hỗn hợp

lắm khuôn, lối lâm tăng độ đẻo, độ bên của hỗn hợp

MỊ) Chất định kết là những chất được đưa vào hỗn hợp để tăng độ dẻo,

độ bên của nó Những chất dính kết thường dùng như dầu thực vật (dầu lanh, bông, trấu, ), các chất hòa tan trong nước (đường, mật mía, bột hỗ ), cát

chất dinh kết hoá cứng (nhựa thông, xì mảng, bã hác ín) và nước thuỷ tỉnh

iw) Chất phụ là những chất đưa vào để tăng tính lún, tính thông khí, tăng

độ bóng bỄ mặt khuôn, lõi và tăng khả năng chịu nhiệt của hỗn hợp Chất

phy gam hai dang chinh sau day:

+ _ Những chất phy trộn vào hỗn hợp như mùn cưa, rơm rạ, bột than nhờ nhiệt độ của kìm loại lỏng khí rõt vảo khuôn chúng bị cháy tạo nên các

khoảng trồng trong hỗn hợp làm tng độ xốp, độ lún và khả nàng thoát khí

của hỗn hợp,

+ Chất sơn khuôn: Có thể dùng bột graphite, bot tale, nước thuỷ tỉnh,

bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét sơn lên bề mặt khuôn,

lõi dé không bị dính cát, tăng độ bóng, tính chịu nhiệt của chúng

Lõi làm việc trong điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ cao áp suất lớn ) nên

yêu câu hỗn hợp làm lõi khát khe hơn, thường dùng hỗn hợp mới hoàn toàn

3 Chế rạo hỗn hợp làm khuôn và lõi

Dem trộn các vật liệu trên theo tỷ lệ nhất định (phụ thuộc vào vật trọng lượng vật dúc, ) với 4% — 84 lượng nước, người ta được hỗn hợp

Jam khuôn vả lõi Hỗn hợp làm khuôn chia ra bai loại:

¡) Cát do dang dé phủ sắt mẫu khi làm khuôn nên phải có độ bền, độ đềo cao và bền nhiệt vì lớp cát này tiếp xúe trực tiếp với kim loại lỏng áo-thường được làm bằng vật liệu mới và chiếm khoảng 10% +15% lượng cát làm khuôn

ij) Cát đậm dùng để đệm phẩn khuôn còn lại nhằm tăng độ bên cha khuôn Cát đệm không yêu cầu cao như cát áo nhưng phải có tính thông khí cao 'Thường dùng cát cũ để làm cát đệm và chiếm khoảng 559 + 90% ting

lượng cát khuôn

Tý lệ các vật liệu trong hỗn hợp lâm khuôn tuỷ thuộc vào vật liệu, trọng lượng vật đúc nói chung cát chiếm khoảng 709% + 80%, đất sết khoảng

8% +20%

So với hỗn hợp làm khuôn, hỗn hợp làm lõi yêu câu cao he

thường tăng lượng thạch anh (SiO;), giảm tỷ lệ đất sét, chất đính

phụ và phải sấy lõi

4 Pha trộn vật liệu làm khuôn và lỡi

Trước khi pha trộn thành vật liệu làm khuôn cát, đất sét, bột than, cát

cũ, phải qua các giai doạn xử lý riêng Chúng được sảy khô rồi đem

nghiền nhô để sàng Tiếp theo cát, đất sét, chất dịnh kết, bột than, được

pha trộn theo thành phẩn bằng máy trộn dé làm đều Sau đó phải đánh tơi dé

lâm tăng tính thông khí cũng như cường độ chịu nén ẩm tăng lên

1.3.3 Bộ mẫu và hộp lõi

1 Thành phẩm

Bộ mẫu bao gôm mẫu, tắm mẫu, mẫu của hệ thông rót, đậu hơi đậu ngói

« Mẫu dùng để tạo ra lỏng khuôn đúc khi lâm khuôn, thông thường

mẫu có hình đạng bên ngoài của vật đủe, trừ tai mẫu (h l.14):

do đó chất

+ Tam mau dé ga dat các bộ phận liên quan đên quá trình làm khuôn Irong quả trình làm khuôn, người ta kẹp các phần của mẫu lên và cố định

mỗi nửa theo các phía đối diện khi làm khuôn (h 1.15)

® _ Mẫu hệ thống rót, đâu hơi, đậu ngót để tạo ra những bộ phận của hệ

thống rót, đậu hơi, đậu ngói trong khuôn

+ Lõi là một bộ phận của khuôn đúc để tạo ra phần lõm cẩn có trong vật đúc, Do đỏ lõi có hình dạng và kích thước tương ứng với phần lỗ hoặc

lõm cân có, Lõi có thể lám bằng kim loại hoặc bằng hỗn hợp cát

«- Hộp lội (hộp thao) dùng để chế tạo lõi Hinh dạng bên trong của hộp lời giống hình dạng bên ngoài của lõi và giống hình dạng bên trong của vật đúc trừ phân tạo tai lõi Tai lõi để định vị lõi trong khuôn Hộp löi có thể

đơn gián (h 1.14d) hoặc phức tạp (h 1.16) Hộp lời phức tạp khi lấy lõi ra

phải thảo theo nhiều phía

Hình 1.15 Tắm mẫu kim loại khi đúc trong khuôn cát Hình 1.18 Hộp lõi phức tạp

Từ bản vẽ chỉ tiết (h, 1.14a), thiết kế ra bản vẽ đúc (h, 1.14b) có tính cđến các yếu tô liên quan (lượng dư thừa, bán kinh góc lượn, độ nghiêng, gỗi

lõi ), Căn cứ vào bán vẽ đúc chế tạo được mẫu đúc (b 1.14) chia làm các phần, thường theo mặt phân khuôn Dùng hộp lõi để làm lõi (h 1.14d) Các

mẫu còn lại chọn theo thiết kế (h 1 14e),

3 Vật liệu tạo mẫu và hộp lõi

"Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi tùy thuộc vào kích thước và hình dạng

vật đúc, độ chính xác kích thước, số lượng sản phẩm và quá trình làm

khuôn Vật liệu phải đạt yêu cầu sau:

*_ Đảm bảo độ bóng, độ chính xác khí gia công tạo điều kiện dễ dàng

rút mẫu và làm cho bề mặt khun, lõi nhẫn bóng chính xác,

24

«- Vì mẫu và hộp lôi được dùng nhiều lần nên phải bền, cứng, sử dụng

được lâu

+ ˆ Không bị có, trương, nứt để giữ được hình dạng kích thước chinh xác

«ˆ Chịu được tác dụng cơ, hoá của hỗn hợp làm khuôn, không bị gì và

an mon k

« _ Rẻ tiền và dễ gia công

“Trên cơ sở các yêu cầu trên, vật liệu làm mẫu vả hộp lõi thường dùng là: gỗ, kim loại, thạch cao, xi mãng, chất đềo, nhưng thông dụng là gỗ, kim loại

3 Chế tạo mẫu và hập lõi

Mẫu được thiết kế và chế tạo theo các kiểu khác nhau phù hợp với yêu

cầu sử dụng và tính kinh tế Trước tiên phải cân cứ vào bản vẽ chỉ tiết e

chế tạo để về ra bản về vật đúc Sau đó từ bán vẽ vật đúc thiết kể mẫu và

hộp lõi

‘Ban vẽ mẫu, hộp lõi là bán vẽ được xây dựng từ bản vẽ vật đúc nên thẻ hiện được các yêu cầu của đặc điểm của bản vẽ mẫu, đồng thời nó còn thể

hiện được công nghệ, nguyên vật liệu chế tạo mẫu, hộp lõi

Mẫu liền khối dùng khi vật đúc có hình đạng và sản xuất đơn chỉ:

chúng thường được làm bằng gỗ, Mẫu ghép có hai hoặc nhiều khối (h 1.17),

mỗi khối tạo nên một phần lòng khuôn, trường hợp này vật đúc phức tạp hơn

Hình 1.17 Mẫu Hinh 1.18, Độ dốc rút mẫu

4) Không hợp lý, Hip lý: 1 BỊ hông: 2 Mẫu,

3 Hồm khuôn, 4 Cat

Mẫu có thể được lâm bảng cách phổi hợp các loại vật liệu để giảm mài

mòn tại vùng quan trọng Sau khí có mẫu và hộp lõi người ta thưởng đánh

bóng rồi phủ một lớp bôi trơn cho dễ rút ra khỏi khuôn

Sự phát triển quan trọng hiện nay là ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh

(rapid prototyping) dé làm khuôn và mẫu Mẫu được chế tạo trên máy tạo mẫu

nhanh và kẹp vào tám mẫu Hiện nay đã có một vài kỹ thuật tạo mẫu nhanh Thiết kế mẫu là cốt lõi của quả trình đúc Khi thiết kế mẫu phải tính đến

sự eo ngót kim loại, để rút mẫu ra khỏi khuôn bằng cách làm côn hoặc nghiêng (h 1.18)

+ Mẫu của liệ thẳng rát

Hệ thông rót là một bộ phận quan trọng của khuôn đúc đẻ dẫn kim loại

lỏng điền đây lòng khuôn Hệ thông rót tiêu chuẩn bao gồm (h 1.9); cốc rót,

ng rót, rãnh lọc xi và các rãnh dẫn

'Các mẫu chế tạo hệ thông rót nói chung đơn gián, kích thước tiết điện

được tiêu chuẩn và thường lâm bằng gỗ

1.3.4 Công nghệ làm khuôn cát

Trong sản xuất đơn chiếc và sản xuất hàng loạt nhö, khuôn và lỗi được chế tạo bằng tay Khi sản xuất hàng loạt và hàng khôi: khuôn, lõi được chế

tạo trên máy

1 Công nghệ làm khuôn bằng tay"

© Co thể làm được các khuôn, lõi phức tạp, kích thước khối lượng tuỷ ý

ii) Làm khuôn trên nền xưởng: cho vật đúc lớn, thấp, không có hòm khuôn dưới, không di chuyển, sấy tại chỗ (h 1.19)

Trên nền xưởng đào hỗ sâu hơn chiều cao mau 300 = 400 mm Dim chat day hổ rồi đổ lớp xỉ hoậc sỏi dày 150 ~ 200 mm (1) Đặt hai ống nghiêng (2) dẫn khi ra ngoài Đồ lớp cát đệm, sau đó đồ cát áo (3) rồi đảm chặt, xiên lỗ thông hơi; ấn mẫu xuống sao cho mặt phân khuôn trùng với mặt phẳng nền xướng Rắc một lớp bột cách rồi đặt hòm khuôn (4) lên e‹

định vị trí của hòm khuôn bằng các chốt gỗ (5): Đặt mẫu hệ thông rót và đậu

ngút, sau đó đỗ vật liệu làm khuôn trên Nhắc bòm khuôn trên, rút mẫu hệ thông rót, khoét máng dẫn (6), rút mẫu vật Cốc rót (7) và cóc đậu hơi (8)

được làm ở bên ngoài Lắp khuôn trên vào, đặt cốc rót (7), cốc đậu hơi (8)

Hình 1.20 Trình tự lâm khuôn bằng hai hôm khuôn với mẫu hai nửa

Từ iết đã cho người ta thiết kế bán vẽ đúc rồi làm mẫu (bản vẽ mẫu,

hệ thống rốt, lõi) Sau đỏ tiền hành các bước sau:

“Bước Ì; Đặt phần dưới của mẫu gỗ và mẫu rãnh dẫn lên tắm mẫu Bước 2: Đặt hòm khuôn dưới và đồ cát áo vào

Bước 3: Đỗ hỗn hợp làm khuôn (cát đệm) và lên chặt

Bước ý: Gạt phẳng, xuyên lỗ thông hơi

.Bước Š* Lật ngược hôm khuôn đưới, lấp phần tên của mẫu và đỗ cát áo vào Bước 6; Lắp hòm khuôn trên với dưới

Bước 7: Đặt mẫu đậu ngớt, hệ thông rót, đồ hỗn bợp làm khuôn và lên chặt

Bước 8: Gạt phẳng hòm khuôn trên, xuyên lỗ thông hơi

.Bước 9: Tách hai hôm khuôn và rút mẫu

Bước 10: Đặt lồi, lắp lại hai hòm khuôn

.Bước 11; Căn chính, đặt lục dé khuôn

iv) Lam khudn lôi bằng dưỡng gại: cho những vật đúc lớn, tròn xoay, mẫu được thay bằng dưỡng gạt, không cân lõi, thường kết hợp dùng dưỡng gạt và cát xén cát để làm khuôn (h 1.21)

Hinh 1.21 Lêm khuôn không lõi bảng dưỡng gạt

9) Lam khuẩn nhiều hôm &huuân' Đỗi với các chỉ tiết phức tạp phải làm

khuôn bằng nhiễu hòm khuôn

vi) Làm khuôn lõi bằng mẫu (hộp thao) có miếng rời

3 Công nghệ làm khuôn bằng má

Làm khuôn, lõi bằng máy tức là cơ khí hỏa toản bộ quả trình làm khuôn

hoặc một số: nguyên công cơ bản như dim chat, rút mẫu, Làm khuôn lõi

bảng máy khắc phục được các khuyết điểm của phương pháp làm khuôn

bằng tay đo đó được chất lượng tốt, năng suất cạo gắp nhiêu lẫn

Song nếu xuất phát từ chỉ tiêu kinh tế thì làm khuôn, lõi bằng máy chỉ

được dùng trong sản xuất hàng loạt hoác hàng khối

j) Máy ép ~ là máy làm khuôn được cơ khí hóa (h 1.22)

Kẹp chặt mẫu (2), hòm khuôn chính (3) và hòm khuôn phụ (4) lên bàn

máy (1) Đỗ đầy hỗn hợp làm khuôn vảo hỏm khuôn Xà ngang (5) lắp chảy

ép (6) được quay dén vị trí làm việc, Mở van cho khí ép vào theo rãnh (7) đẻ day piston (8) trong xilanh (9) lên, đồng thời làm cho toàn bộ bản máy, hòm

khuôn đi lên Chảy ép cố định sẽ nén chặt hỗn hợp làm khuôn đến mặt trên

của hòm khuôn chính, mở van cho khí ép rã ngoài làm toàn bộ phần thân hạ

xuống, Quay xả ngang tiễn hành rủt mẫu vả lặp lại quả trình làm khuôn khác Trên hình vẽ biểu thị cã độ đầm chặt của khuôn

ii) Máy dẫn ~ Cơ khi hóa quá trình làm khuôn còn được thực hiện bằng

máy dẫn (h 1.23), Đầu tiền đặt hòm khuôn, cát và mẫu lên tắm mẫu kẹp

chặt trên bản máy, toản bộ được đần lên xuống liên tục nhờ khí nén Như vậy hỗn hợp làm khuôn được đầm chặt nhờ trọng lượng bản thân của hỗn

28

hợp khi va cham BG dim chặt củá khuôn tại mặt phần khuôn 1â lớn nhất, trong khi đó trên máy ép độ đầm chặt tại đầu ép lớn nhất: Do đó để độ đằm

chật đông đều có thê kết hợp cả nguyên công dẫn và ép,

Hình 1.22 Sơ đồ mây ép Hình 1.23 Sơ để mày dẫn

ti) Máy: vừa dần vừa ép — Để đàm bảo hỗn hợp đểu hơn cần phải tiên

hành làm khuôn lõi trên máy vửa dẫn vừa ép (h 1.24)

Hinh 1.24 Sơ đỗ làm khuôn, thao trên máy vữa dẫn vừa áp

Mẫu 2 và hòm khuôn 3 lắp trên bản méy J Chay ẻp Ø cùng xà ngang quay khỏi Vj tri trên hòm khuôn sau đỏ đổ đây hỗn hợp lâm khuôn Khí nén

theo rãnh # 3 vào xilanh 8 va day piston 6 ciing bin miy di lên, khi lỗ khí 7

ho ra khí nén thoát ta ngoài, bàn máy lại rơi xuống

Quá trình này thực hiện giai đoạn dẫn Sau khi dẫn xong, quay chảy ép

về vị trí trên hòm khuôn, đỏng cửa rãnh 4, mở rũnh /0, khi nén s@ ning piston

cùng toàn bộ piston 6 vả bản máy đi lên đề thực hiện quá trình ép Sau đó quay

chảy ép dé tiến hành lầy hòm khuôn ra, tiếp tục làm khuôn khác

29

Độ đằm chặt hỗn hợp lâm khuôn bằng phương pháp này tương đối đẻu

iw) Làm khuôn đứng không hom: Các nửa mẫu được kẹp trên tâm mẫu

đặt đứng Cát được thôi vào hộp rồi bị nẻn lại (h 1.25) Sau đó các nửa khuôn được ghép lại với mặt phân khuôn theo chiều đứng

,

a) b) Hướng chuyền động Hình 1.25 Khuôn đứng không hòm:

.) Cứt được áp giữa hai nứa mẫu: b) Khuôn đi theo đấy chuyên rốt; ( Baw sp: 2 Vou

4 Cane 4 Mdu; 5 Rất kim loại

Cá khối đi chuyên đọc theo băng tải rót Nguyên công này đơn giản vì

không cần hòm khuôn, cho năng suất rất cao, đặc biệt xét về khia cạnh khi

các nguyên công khác (như làm lõi và rót) đều được tự động

9) Lâm khuôn chân không, còn được gọi là guả trình "E'^: Màng chất

đeo phủ chật quanh mẫu Đặt hòm khuôn quanh mẫu rồi đổ đây cát khô rời vào hòm Lớp mảng chất dẻo thứ hai được đặt trên bê mặt cát và tác động

chân không làm chật cắt đo đó mẫu được rủt ra dễ dàng Cả hai nữa khuôn

đều được làm như vậy rôi lắp chúng lại (h 1.26)

Khi rót, khuôn không thay đôi trong chân không nhưng không tạo ra lỗ hồng, Khi kim loại đông đặc mức độ chân không mắt đi và cát rời ra khỏi

vật đúc, Khuôn chân không tạo ra các vật đúc với độ chính xác cao, nó đặc

biệt thícb hợp khi đúc vật đúc lớn và tương đổi phẳng,

í) Làm khuôn trên máy áp thủy khí

Trong đa số các nguyên công, hỗn hợp cát được nén quanh mẫu bởi

máy ép (h 1.27) Các máy này ngoài việc làm giảm công lao động còn tăng

chất lượng đúc do tận dụng sự phân bổ lực, thao tác cắn thận, năng suất cao

Hình 1.27 Các dạng đâu ép khi làm khuôn

gạ! Đẳu phẳng thường: b) Đủ cỏ biên dạng theo mẫu: c) Pions áp đầu; 4) Màng mắm deo, 1 Da ép, 2 Hbn hop ex; 3 Khi nén; 4 Piston; 3 Xan ta lực

3 Lim 164

'Yêu cầu độ bên, độ chịu nhiệt, độ thông khí, tính lún, của lõi cao hơn khuôn nên có thể đặt thêm xương tăng cứng, làm rãnh thoát khí qua gối lôi

hay qua mặt phân khuôn Có thé làm lõi trong khuôn nguyên, hai nửa hay

nhiều phần ghép lại Lõi được hình thành trong hộp lõi piổng như làm mẫu

trong khuôn cát Cho hỗn hợp lâm löi, xương lõi vào nữa hộp thao và đảm chất (h 1.28a), Úp hai nứa rồi kẹp chất với nhau Cát được nén vào hộp thao

bằng các dưỡng đúc hoặc thổi vào bằng máy niền khí Sau dé dang baa go nhẹ để lõi lóng ra, tháo kẹp và mở hộp để lấy lời (h 1.28b)

31

'Khi chế tạo lõi bằng tay cần lưu ý:

* Lỗi đúc phải có xương lõi để dam bảo độ bổn khí chịu lục, nhưng xương lõi không làm giảm tính lún của hỗn hợp, không gây khó khăn khi

phá lõi

® Lõi đúc phải có rãnh, lỗ thông khí đú đê thoát hết khí ra ngoải Vì

thế trước hết rãnh khí phải thông suốt ra tận đầu gối lõi Những lõi có thé

tích lớn phải đặt mẫu lỗ thông khí có kich thước thích hợp Tìm biện pháp

tạo rãnh dim bao không hỏng lõi và khí thoát hầu hết trong thể tích lối

« _ Dễ tiết kiệm hỗn hợp, các lõi lớn nên độn thêm các vật liệu khác Ví

dụ lõi trụ thẳng để đúc ống nên dủng ỏng kim loại cỏ khoan lỗ vừa tạo

xương vừa thoát khí; có thê độn thêm xi cục bên trong,

« Để tránh cháy cát cho lỗ vật đúc, bẻ mặt thân lõi phải sơn lớp chẳng

chây (hỗn hợp graphite với dắt sét loãng)

1.3.5 Sấy khuôn và lõi

1 Muc dich

Sấy khuôn, lõi nhằm nâng cao độ bên, độ lún, tỉnh thông khi và i bớt khả năng tạo khí Với những vật đúc không đồi hôi chất lượng cao có

thể không sấy khuôn Lõi làm việc trong điều kiện khó khăn hơn nên phải

sẩy trước khi đùng Song cũng có thể dùng khuôn tươi để rút ngắn thời gian chế tao, nhậm giảm giá thành sản phẩm

Tuỷ theo kịch thước khuôn, lõi và hỗn hợp chẻ tạo chúng mà ta quyết

định chế độ sấy, Sau khi hong khô ngoài không khí, lỗi được sấy ở nhiệt dộ thích hợp (150= 400°C) cùng thời gian quy định Để tránh biến dạng lõi khi

lấy lõi ra khỏi hộp lõi, lãi cần được xác định ngay vị trí cổ định hoặc trên

tắm kim loại phảng, hoặc trên tẫm kim loại có đêm cát mịn và khô

Với những loại khuôn không sảy dé đạt được độ chính xúc cao, thường dùng quá trinh đông cứng nguội, Các chất nhựa dinh trộn với cát tạo ra các

hạt liên kết hóa học lâm tăng độ bên

3 Cúc phương pháp sấy

Tuy theo yêu cầu cụ thể mà có thể tiền bành sắy theo các phương pháp

sau đây:

1) Sấy bễ mặt ~ Cô thể sấy trực tiếp bể mặt khuôn nhờ rơm rạ, than,

củi, Phương pháp này thường dùng sấy loại khuôn lớn lảm trên nền

3

xưởng vi yêu cầu độ bền cao Cỏ thể sơn lên bề mặt khuôn một lớp sơn dễ

cháy sau đó môi lửa để sấy khuôn Có thể đùng lò sấy di động đốt bằng

than, củi dé sấy hoặc sấy bằng đồng khí nóng, sấy bằng tia hông ngoại ii) Say thể tích = Phương pháp nảy được dùng để sấy toàn bộ khuôn

hoặc lõi bang lò buồng Hoặc lò liên tụe:

1.3.6 Lắp ráp khuôn

1 Yêu cầu

Lắp ráp các phần khuôn, lõi dé tạo ra khuôn đúc lä khâu cuối cùng của công nghệ làm khuôn nên cằn thỏa mãn yêu cầu:

© Các nửa khuôn và lõi sẽ được sấy khô, độ ẩm không vượt quá quy

đã được kiêm tra kỹ

*- Việc định vị lõi (nếu có) phái bảo đám chắc chắn vả có độ chính xác

yêu cầu Có hệ thống thoát khí cho lồi

© ˆ Bảo đảm độ kín khít ở mặt khuôn

3 Lắp rúp lãi

Lõi được lắp vào khuôn nhờ phần gối lôi do tại mẫu tạo ra Tuy vậy cũng phải cân đo hoặc bằng thước hoặc bảng dường để dịch chỉnh kích

thước, sau đó cỗ định nó với khuôn đưới để bảo dam khi lắp ráp khuôn trên

Vào không lâm xê dich,

“Trường hợp lõi bằng cát có chiều đài thân lõi lớn, lõi lắp côngxôn phải

được gia có thẽm bằng con mã (h Ì.29) Con mã có tác dụng chống lại mọi biển dạng của lõi hoặc do trọng lượng bản thân löi, hoặc do tác dụng của

kim loại lóng Do đó xác định vị trí đặt con mã phải thích hợp để phát huy tác dụng của nó,

.a) GÁI lãi hai đâu; 6) Một đâu côngxỏn; Í_ Bê một lãi, 2 Lòng khuôn; 3 Và; 4 Mặt phan

Âhuân, 3 L0i; 6 Cun mŒ

33 rou

'Vật liệu làm con mã thường cùng loại với vật liệu vật đúc Để chống gì đôi khi con mã còn được mạ thiếc (h 1.30)

Khi kim loại lông trong khuôn kết tỉnh, con mã sẽ gắn liền với vật đúc

Tuy nhiên sự cỏ mặt của con mã (cũng như mảnh nguội) sẽ tạo nên khớp nguội (cold shuts) Vi dụ lắp ráp khuôn cho trên hình 1.29

Hình 1.30 Các dạng con mã thường dùng

3 Lắp khuôn

Lắp khuôn là bước của nguyên công cuối tạo ra lòng khuôn đúc hoàn

chỉnh nên yêu cầu thật cẩn thận Các nửa khuôn ghép vào nhau đúng vị trí của chốt định vị để tránh lệch lòng khuôn Đối với khuôn cát, để bảo đảm

độ kín khít, giữa các mặt ráp phải có lớp dính bằng đất sét để hạn chế bavia bị

ò kim loại lông Kiểm tra vị trí vả độ ngang bằng của cốc rót và đậu ngót

Khuên lắp xong nên rót ngay, vì đối với khuôn cát có thể hút âm từ môi

trường xung quanh, các loại khuôn khác cũng cỏ thể thay đôi các yếu tổ như

nhiệt độ hoặc làm bản lòng khuôn,

4 Đè khuôn hoặc kẹp khuôn

Kim loại lỏng khi đã điền đầy long khuôn, sẽ tác dụng lên lõi và khuôn một lực đẩy làm khuôn trên xê dịch, thậm chí nỗi khuôn trên Điều đó sẽ

gây ra rò kim loại lỏng, sai lệch lòng khuôn Để hạn chế nó, người ta phải đè

khuôn hay kẹp khuôn

1.3.7, Rót kim loại lỏng vào khuôn

Sau khi lắp ráp khuôn sẽ tiến bành rót kim loại lỏng vào khuôn, Vị trí

khuôn cần phải bố trí sao cho quá trình rót được thuận lợi nhất, chóng điển đây và đảm bảo chất lượng vật đúc, Thông thường các khuôn đúc bố trí nim ngang ở gần chỗ nấu chảy ‘ep chặt khuôn hoặc đè khuôn để chống

được lực đây của kim loại lỏng (h, 1.20)

Kim loại lỏng từ lò nấu cho vào thùng rót có dung tích thích hợp với

loại khuôn Đảm bảo không cho xỉ lòng theo hợp kim đúc vào lòng khuôn khi rót Nhiệt độ rót của hợp kim phụ thuộc vào loại hợp kim và kết edu vật

Băng 1.2 Nhiệt độ rồi của hợp kim

Sau khi kết tỉnh và nguội xuéng dudi 400°C — 500°C, vật đúc được dỡ

ra khỏi khuôn Việc đỡ khuôn và phá lõi là một nguyên công khá vất và nên thường được cơ khí hoá Sau khi thảo khuôn và đập đất cát trong hom

khuôn ra còn cần phá lõi trong các lỗ của vật đúc Việc phá lõi có thể tiền hành bằng tay (dùng búa, đục, dụng cụ khí nẻn) hoặc bằng máy (máy rung,

máy phun nước dưới áp suất 2,5 M/Pa ~ 100 MPa)

Sau khi đỡ khuôn và phá lí đúc được đánh sạch khôi lớp đất cat chây dính vào Công việc này có thể tiên hành bằng tay (đục, bàn chải thép

và các dụng cụ khác) hoặc bằng máy (tang quay, máy phun cát, máy phun

1.4 CAC QUA TRINH DUC KHAC

Đúc trong khuôn cát đã trình bày có một số nhược điểm không thoả

mãn được nhu cầu về số lượng và chất lượng đôi hỏi ngày càng tăng Việc

xuất hiện một loạt các dạng đúc mới đã đáp ứng phần lớn các đòi hỏi đó

1.4.1 Đúc trong khuôn vỏ mồng

1 Thực chất

Đúc trong khuôn vỏ mỏng thử nghiệm đầu tiên vào những năm 1940 và

ngày cảng phát triển mạnh vì quá trình này có nhiều kiểu với độ chính xác cao, chất lượng bễ mặt tốt, giá thành hạ Quá trình chung bao gồm:

35

i) Mau bang thép hoặc nhôm được nung lên đến 175°C - 370°C; 1¡) Phú lên mẫu lớp nhựa như silieon;

ii) Kẹp mẫu bên trong thùng

2 Đặc điểm

Thành khuôn khá nhẫn nên ít cân trở đồng chảy của kim loại lỏng, vật đúc sẽ tình xảo, mỏng và nhỏ hơn so với đúc trong khuôn cát tươi cùng loại

Nếu sử dụng nhiều hệ thông rót thì một khuôn sẽ làm được nhiễu chỉ tiết

“Chất lượng vật đúc cao làm giảm chỉ phí cho nguyên công làm sạch, gia

công cất gọt, Quá trình đúc này đễ được tự động hóa Các chỉ tiết có độ chỉnh xác cao như hộp số, đầu xilanh, tay biên, đều được đúc theo phương pháp này Ngoài ra đúc trong khuôn vỏ mỏng cũng được sử dụng rộng rãi để

ạo 'ó độ chính xác cao

3 Các nguyên công

Mẫu kim loại 1 đã nung nóng đến 175°C - 370°C được đưa vào thing

chứa cát mịn trộn với 2,5% - 5% hỗn hợp phản ứng nhiệt (như phenol-

formaldehyd) tạo thành các hạt cát phủ

Sau 10 = 30 s chất dịnh kết hoạt động và dính các hại cát với nhau tạo

nên vỏ mỏng dây khoảng 6 + 15 mm Sau khi đã lấy đi phần hỗn hợp không

dính kết mẫu và vỏ được nung nóng trong lò đốt gas có nhiệt độ 300 ~ 450°C

trong khoảng 1 ~ 3 ph, dé nhựa tác dụng hoàn toàn; muốn triệt để thì người

ta xóc cả khối lên xuống Vỏ trở nên bền cứng và được tách ra khỏi mẫu

Sau đó hai nửa vỏ khuôn đều làm theo cách này rồi ghép hoặc kẹp lại để

chuẩn bị rột (h 1.31)

Chiều dày vỏ khuôn có thể được xác định bằng cách tính thời gian mà

mẫu tiếp xúc với khuôn Như vậy võ có thể được tính theo độ bằn và độ

cứng vững yêu cầu để giữ trọng lượng khối kim loại lỏng Vỏ nhẹ vả mỏng

do do tinh chịu nhiệt của nó khác hản với các loại khuôn dây khác,

4 Hén hgp lam khudn

Hỗn hợp làm khuôn phải đảm bảo vỏ khuôn có độ bền, độ thông khí cao, tiêu thụ ít chất đính kết Hỗn hợp làm khuôn vỏ mỏng gồm hai thành phần cơ bản là cát và chất dính kết (nhựa)

) Cát: cát làm khuôn vỏ mỏng phải đảm bảo bÈn nhiệt, giãn nỡ nhiệt ít,

tơ đối với tác dụng hóa học và sạch Thường dùng cát có hảm lượng

SiO > >97%, oxit sắt < 0,5%, tạp chất có hại < 1%, bùn < 1%, Nén ding cát

hat mịn và không đồng đều (cỡ hạt 0,06 + 0,15 mm) để nâng cao độ bóng và

độ bền vỏ khuôn

Cát vỏ có độ xốp thấp hơn cát tươi vì kích thước hạt cát nhỏ Việc phân

hủy hỗn hợp cát vỏ tạo ra một lượng khí lớn Do đó nếu không được thông khí tốt thì sẽ gây ra một loạt vấn để khi đúc thép

ii) Chất dinh kết: Chất dinh kết dùng phổ biến là nhựa Fenol

formaldehyd trong môi trường axit dư fenol Khi nung nóng nhựa này biển

mềm và chảy loàng liên kết các hạt tạo nên dạng võ khuôn nhưng vỏ này

không giữ được hình dạng dưới tác dụng nhiệt của hợp kim lỏng Để khắc

phục hiện tượng đó, người ta cho thêm chất đông rắn urotropin (C¿HizN,) Urotropin phân hủy ở nhiệt độ cao (300 ~ 400°C) lạo ra amoniac và formaldehyd với môi trường kiểm và lượng fommaldehyd dù để cho phản ứng trùng ngưng giữa feno] và formaldehyd xảy ra hoàn toàn

$ Bộ mẫu

Bộ mẫu gồm mẫu, tắm mẫu, mẫu hệ thống rót đậu hơi và đậu ngói Bộ mẫu phải đảm bảo:

«Tạo hình dạng khuôn tốt;

‘go điều kiện nhiệt đẻ gí

© Dam bao độ bn nhiệ

« Kích thước chính xác và b8 mat nhẫn bóng;

« Có khả năng tích trữ năng lượng;

© Thao tac dé ding

Mẫu được chế tạo bằng kim loại như thép hoặc nhôm có kích thước tùy

thuộc vào kết cầu vật đúc

Tấm mẫu được làm bằng thép tắm dảy 12 + 20 mm có kích thước

300 + 400 mm Khi cản những tắm lớn hơn có thế chế tạo bảng hàn hoặc lắp ghép cơ khí Để nâng cao biệu suất mật độ mẫu trên tắm mẫu thường được

p hình thành vỏ khuôn có chiều dây cần thiết,

tăng tới mức tối đa với chú ý đến khoang cách giữa thanh mẫu và thành

khuôn 25 ~ 40 mm, khoảng cách giữa các phẩn mẫu 15 + 30 mm, giữa mẫu

va ống rót 25 + 40 mm

Đề chiều dày thành khuôn vỏ mỏng đồng đều, bộ mẫu phải đấm bảo tích và truyền nhiệt cho hỗn hợp khuôn đồng đêu Nghĩa là đường bao ngoài của vỏ khuôn (hay bao trong của vỏ lõi) là đường dẳng nhiệt, nói cách khác

chiều dày mẫu phải đồng đều

1.4.2 Đúc mẫu tự thiêu

1 Thực chất

Quá trình này dùng mẫu bằng polystyren, mẫu sẽ bị cháy vả bay hơi lên

trên khi tiếp xúc với kim loại lòng vào lòng khuôn Là một trong những quá trình

quan trọng để đúc kim loại đen và màu, đặc biệt trong công nghiệp ôtô

2 Đặc điêm của quá trình đúc mẫu tự thiêu:

® Thao tác đơn giản vì không cần mặt phân khuôn, lõi, do đó thiết kế

Tỉnh hoạt

© Hom khuén rẻ phủ hợp với qué trinh đúc,

® Polystyren rẻ tiền và đễ dàng tạo mẫu phức tạp, kích thước khác

nhau, bỀ mặt nhẫn

®_ Vật đúc chỉ yêu câu làm sạch vả gia công tỉnh tỗi thiểu

s_ Quá trình dễ dàng tự động hóa và rất kinh tế nếu sản xuất lớn,

«+ _ Giá thành khuôn nhôm tạo mẫu đất

Vi polyme yéu cầu năng lượng phân hủy lớn, dòng kim loại bị nguội

nhanh bơn so với khuôn cát Điều này ảnh hưởng quan trọng đến cắu trúc tế vi và hướng kết tỉnh của kim loại

Các ứng dụng điển hình của quá trình này là đúc đầu xilanh, trục khuyu, cụm phanh, ống góp cho ôtô và thân máy Đầu xilanh của ôtô General

Motor Saturn cũng được làm theo quá trình này,

Phương án khác của quá trình đúc mẫu tự thiêu là mẫu polystyren được bọc bởi lớp vỏ ceramic Mau sẽ cháy trước khí rót kim loại lông vào lòng khuôn Ưu điểm chính của nó so với đúc mẫu chảy dùng sáp là tránh hoàn

toàn muội than lẫn vào kim loại

3 Các nguyên công

Ban đầu, người ta đỗ các hạt polystyren vào lòng khuôn tạo mẫu bang

nhôm đã được nung sơ bộ Polystyren nở ra choán hết lòng khuôn tiếp tục

38

cấp nhiệt để làm nỏng chảy và liên kết các hạt lại Sau đó làm nguội rồi mở khuôn tạo mẫu và tháo mẫu polystyren rỗng ra Đối với các mẫu phức tạp

thì lâm từng phần rồi hàn lại

Phủ lên mẫu lớp huyền phù chịu nhiệt, sấy khô rỗi đặt vào hòm khuôn Điền đầy hòm khuôn bằng cát mịn rời (h 1.32)

a)

Hình 1.32 Đúc mẫu tự thiêu

1 Phot polystyren, 2 Cit bao: 3, Vo 4 Kim loại lòng

Lớp cắt liên kết với các chất khác để tăng độ bền và giữ mẫu cổ định

Lên khuôn dân dần theo các cách khác nhau (bằng tay hoặc máy) Sau dó

không rủt mẫu mà rót thẳng kim loại lỏng vào lòng khuôn Ngay lập tức mẫu bị cháy và bay hoi trong hòm khuôn tạo nên lòng khuôn Các chất khí

bị phân hủy thoát ra ngoài qua đậu hơi hoặc cắt

Van tée dong kim loại lỏng tùy thuộc vào tốc độ phân hủy polymer, ở

aợi tiếp xúc với mẫu vận tốc khoảng 0,1 ø⁄§ ~ Ì 0⁄3

1.4.3 Đúc trong khuôn mẫu chảy

1, Thực chất

Đây là một dạng đúc đặc biệt trong khuôn một lần bằng vật liệu dễ chảy Do khả năng chế tạo vật đúc chính xác nên còn gọi là phượng pháp đúc chính xác Thực chất của đúc theo khuôn mẫu chảy tương tự với đúc

trong khuôn cát Nhưng cần phân biệt hai điểm sau đây

}) Lòng khuôn được tạo ra nhờ mẫu là vật liệu đễ chảy (sáp, chất dẻo)

Do đồ việc lấy mẫu ra khỏi lòng khuôn thực hiện bằng cách nung chảy mẫu

hoặc hòa tan trong dung môi, rồi rốt ra theo hệ thông rót

¡ÿ) Khuôn được chế tạo bằng chất liệu đặc biệt nên chỉ cần chiều dày

nhỏ nhưng lại rất bền, thông khí tốt, chịu nhiệt

2 Những đặc điểm của đúc theo khuôn mẫu chảy

+ Vật đúc có độ chính xác cao nhờ lòng khuôn không phải lắp ráp theo

mặt phân khuôn, không cần chế tạo lõi riêng

«- Độ bóng bễ mặt dam bao do lòng khuôn nhẫn, không cháy khuôn,

«Quá trình gồm nhiều công đoạn nên năng suất không cao Do v:

người ta thường phải cơ khí hoá hoặc tự động hỏa quả trình sản xuất Đúc theo khuôn mẫu chảy (h 1.33) ding thich hợp đẻ chế tạo các vật đúc phúc tạp có độ chính xóc cao, các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao với kim loại quý cần phải tiết kiêm Các chỉ tiết điển hình là bánh răng, bánh

cóc, cam, van, đồ văn hóa, mỹ nghệ trọng lượng từ 1 ø đến 35 #g, thậm

chí chỉ tiết có đường kính tới Í,5 m trọng lượng tới 1100 4g đã được chế tạo thành công nhờ quá trình này,

Hình 1.33 Khuôn đúc chỗ tạo bằng mẫu cháy

1 Khuôn làm mẫu 2, Mẫu, 3 Gia nhuật; 4 Rỏi kim loại lông,

Một phương án khác của quá trình đúc theo khuôn mẫu chảy là làm vỏ

bằng ceramic (gồm) để cho khuôn mẫu chịu được nhiệt và va đập thủy lực

khi rot

3 Qué trink chuén bị và các nguyên công

Quá trình đúc mẫu chảy tiền hành theo sơ đồ (h 1.34);