Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magie cho bình nước nóng lạnh

MỤC LỤC BẢNG VÀ HÌNH Bảng 1 Thành phần hóa học một số hợp kim magiê của CT TSUKUBA Nhật 8 Bảng 2 Thành phần hóa học và ứng dụng của hợp kim đúc magiê Nga 10 Bảng 3 Tính chất cơ học

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MỎ - LUYỆN KIM

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

ĐIỆN CỰC BẰNG HỢP KIM MAGIÊ CHO BÌNH

NƯỚC NÓNG LẠNH Chủ nhiệm đề tài: KS Phạm Bá Kiêm

7356

19/5/2009

HÀ NỘI – 2008

céng hßa x∙ héi chñ nghÜa viÖt nam

Bé c«ng th−¬ng

ViÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ Má - LuyÖn kim

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

ĐIỆN CỰC BẰNG HỢP KIM MAGIÊ CHO BÌNH

NƯỚC NÓNG LẠNH

Chủ nhiệm đề tài: KS Phạm Bá Kiêm

Nh÷ng ng−êi thùc hiÖn

TT Họ và tên Chức vụ Cơ quan

1 Phạm Bá Kiêm Kỹ sư hoá Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim

2 Lê Hồng Sơn Kỹ sư hoá Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim

3 Nguyễn Minh Đạt Kỹ sư LK Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim

4 Ngô Quyền Kỹ sư điện Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim

5 Hoàng Văn Quân Kỹ sư LK Viện KH&CH Mỏ-Luyện kim

6 Trịnh Văn Bạt KS Hội đúc luyện kim Hà Nội

7 Tô Duy Phương TS Hội đúc luyện kim Hà Nội

MỤC LỤC

1.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất trong và ngoài nước 6

1.2 Tổng quan cơ sở lý thuyết 6

1.2.2.2 Nấu luyện hợp kim magiê trong lò cảm ứng tần số công nghiệp 13

2.1 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2 Thiết bị và vật tư nghiên cứu 20

3.1 Nghiên cứu công nghệ nấu luyện hợp kim magiê 22

3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến sự cháy hao magiê 22

3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nấu luyện đến sự cháy magiê 23

3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của trợ dung trong quá trình nấu luyện 24

3.2 Nghiên cứu phương pháp đúc điện cực bình nóng lạnh bằng hợp kim magiê 26

3.3 Nhận xét chung kết quả nghiên cứu 28

3.4 Nghiên cứu thí nghiệm mẻ lớn 28

MỤC LỤC BẢNG VÀ HÌNH

Bảng 1 Thành phần hóa học một số hợp kim magiê của CT TSUKUBA (Nhật) 8

Bảng 2 Thành phần hóa học và ứng dụng của hợp kim đúc magiê (Nga) 10

Bảng 3 Tính chất cơ học hợp kim magiê đúc ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao 15

Bảng 5 Chế độ nhiệt luyện vật đúc từ hợp kim magiê trong môi trường không khí 19

Bảng 6 Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến sự cháy hao magiê 22

Bảng 8 Ảnh hưởng của thời gian nấu luyện đến sự cháy hao magiê 24

Bảng 9 Ảnh hưởng của trợ dung đến hiệu suất thu hồi hợp kim 25

Bảng 11 Dự tính khối lượng các nguyên vật liệu cho 1 sản phẩm 32

Hình 3 Ảnh hưởng của nhôm đến tính chất cơ học hợp kim đúc Mg-Al 12

Hình 4 Ảnh hưởng của Zn đến tính chất cơ học hợp kim đúc Mg-Zn 12

Hình 8 Ảnh hưởng của nhiệt độ nấu luyện đến hiệu suất thu hồi magiê 23

Hình 9 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi magiê 24

Hình 10 Ảnh hưởng của trợ dung đến hiệu suất thu hồi hợp kim 25

Hình 13 Sơ đồ công nghệ sản xuất điện cực bình nóng lạnh bằng hợp kim magiê 29

MỞ ĐẦU

Trong tự nhiên nước sinh hoạt chứa nhiều ion canxi Ca2+, khi đun nóng kết tủa canxi cacbonat CaCO3 đóng cặn Hiện tượng đó người ta gọi là nước cứng Trong công nghiệp nồi hơi, nước làm mát các thiết bị lò luyện kim đều được xử lý làm sạch ion canxi Ca2+ trước khi đưa vào sử dụng

Trong sinh hoạt, nước cấp cho bình nóng lạnh cũng phải được xử lý làm sạch nước khỏi ion canxi Ca2+ để không đóng cặn, nhằm tăng hiệu suất sử dụng nhiệt và bảo vệ thanh đốt cấp nhiệt Ứng dụng tính chất điện hoá của magiê Mg có khả năng hoà tan trong nước, thay thế các ion canxi Ca2+ tạo thành magiê cacbonat MgCO3 hoà tan không kết tủa, người ta đã sản xuất điện cực bằng hợp kim magiê (Mg, Al, Zn) để lắp vào bình nóng lạnh

Ở Việt Nam, hàng năm sản xuất hàng chục vạn bình nóng lạnh cung cấp cho dân dụng và xuất khẩu Điện cực bằng hợp kim magiê nhập khẩu hoàn toàn chưa

có cơ sở nào sản xuất, tiêu thụ hàng vạn chiếc mỗi tháng

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo điện cực bằng hợp kim magiê cho bình nóng lạnh” được Bộ Công Thương cho phép triển khai nghiên cứu theo hợp

đồng số 117.08.RD/HĐ-KHCN ký ngày 31/01/2008 Kết quả nghiên cứu của đề tài

có ý nghĩa thực tiễn rất lớn, có thể áp dụng vào sản xuất, thay thế hoàn toàn điện cực hợp kim magiê nhập khẩu

Với mục đích là sản xuất điện cực cho bình nước nóng lạnh bằng hợp kim magiê, do đó đề tài cần giải quyết những vấn đề sau:

1 Nghiên cứu công nghệ nấu luyện hợp kim hệ Mg-Al-Zn (7 ÷ 9% Al; 0,5 ÷ 1,5% Zn; còn lại Mg): phương pháp nấu luyện, trợ dung, thành phần hợp kim, phương pháp đúc

2 Nghiên cứu công nghệ đúc (Phương pháp đúc, nhiệt độ đúc, kết cấu khuôn đúc)

3 Qui trình công nghệ chế tạo điện cực cho bình nóng lạnh

4 Sản xuất thử một số điện cực cho bình nóng lạnh Ф14 - L 210

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Ở nước ngoài có rất nhiều công trình nghiên cứu về hợp kim magiê Các hợp kim trên cơ sở magiê có tính chất cơ học cao hơn magiê tinh khiết Hợp kim magiê được ứng dụng trong công nghiệp chế tạo máy, công nghiệp hàng không, công nghiệp ôtô, công nghiệp hoá học, công nghiệp luyện kim… Trong thực tế hợp kim magiê chia làm hai nhóm:

+ Hợp kim đúc: Sản xuất các chi tiết đúc khác nhau

+ Hợp kim gia công áp lực: Sản xuất các lá, tấm, ống, cán hình, rèn … bằng các phương pháp gia công nguội

Đa số các hợp kim công nghiệp của magiê có thêm Al, Zn, Mn và Si Ứng dụng trong thực tế là:

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Trong nước chưa có công trình nào công bố nghiên cứu công nghệ nấu luyện hợp kim magiê Các hợp kim magiê và magiê kim loại đều phải nhập khẩu từ nước ngoài 1.2 TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.2.1 Một số loại hợp kim magiê công nghiệp

1.2.1.1 Cấu trúc và tính chất của magiê

Magiê kim loại có tỷ trọng nhỏ (1,74 g/cm3), chịu tải trọng và gia công cắt tốt Magiê và hợp kim magiê chịu ăn mòn thấp và tự bốc cháy Để bảo vệ nó phải

dùng phương pháp đặc biệt: Tạo màng oxyt phủ bề mặt hoặc sơn phủ bằng sơn hữu

cơ đặc biệt Dưới đây dẫn ra một số thông số vật lý cơ bản:

- Nhôm như tạp chất đưa vào dung dịch rắn và không gây ra ảnh hưởng rõ rệt đến cấu trúc và tính chất của magiê

- Sắt, natri, kali không hoà tan trong magiê ở trạng thái rắn, được phát hiện ở dạng tạp chất màu tối sẫm theo biên giới hạt

- Silic tạo thành với magiê hợp chất hoá học và phân bố theo biên giới hạt ở dạng tinh thể nhỏ mịn

- Đồng và niken cũng không tan trong magiê ở trạng thái rắn và cũng không tạo thành hợp chất hoá học với magiê Sắt, đồng, niken là tạp chất có hại đối với hợp kim magiê làm giảm tính bền ăn mòn của nó

- Berili, zirconi có tác dụng tốt đối với magiê và hợp kim magiê Khi thêm một lượng nhỏ berili (0,005 ÷ 0,02%) có tác dụng tinh luyện và làm giảm độ oxy hoá magiê trong quá trình nấu chảy và đúc Zirconi làm nhỏ hạt magiê đúc, có khả năng nâng cao tính chất cơ học và bền ăn mòn Trong các công trình đã công bố khi đưa vào 0,2 ÷ 0,3%Zr thì kích thước hạt magiê giảm 30 ÷ 40 lần Ở hàm lượng 0,5 ÷ 0,6% Zr thì kích thước hạt magiê giảm 80 ÷ 100 lần Nghiên cứu cấu trúc cho thấy các hạt zirconi phân bố bên trong hạt magiê tương tự hợp chất TiAl3, TaAl3 trong hợp kim nhôm Zirconi làm tăng rất nhiều tính bền ăn mòn của magiê trong nước biển dưới tác dụng của điện trường

Magiê tinh khiết ở trạng thái đúc có tính chất cơ học không cao σB = 10 ÷ 12Kg/mm2, σ0,2 = 2 ÷ 3 Kg/mm2, δ = 6 ÷ 8%, φ = 9 ÷ 10% Magiê có độ dẻo thấp

ở nhiệt độ phòng, khi nâng cao nhiệt độ thì độ dẻo tăng Điều này được ứng dụng

để cán khi gia công áp lực magiê và hợp kim của nó Magiê bền trong axit flohiđric, các muối florua, xút, keroxin, benzen, dầu vô cơ Còn hầu hết các dung

dịch axit, muối còn lại tác dụng mạnh với magiê và phá huỷ nó nhanh

1.2.1.2 Các hợp kim của magiê

Các hợp kim magiê có tính chất cơ học cao hơn magiê tinh khiết (σB = 20 ÷ 36Kg/mm2, δ = 6 ÷ 20) Hợp kim magiê được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau (Ngành bánh răng, bánh xe máy bay, vũ khí, phụ tùng ôtô, thuốc nổ, pháo hoa ) Hợp kim magiê được chia làm hai nhóm:

- Hợp kim đúc: Để sản xuất các chi tiết đúc khác nhau

- Hợp kim gia công: Để sản xuất lá, ống, hình bằng gia công nóng, gia công nguội

1.2.1.2.1 Hợp kim đúc

Đa số hợp kim đúc của magiê ứng dụng trong công nghiệp là hợp kim của magiê với nhôm, kẽm, mangan và silic Gần đây sử dụng một số hợp kim bậc 2: Mg-Ce, Mg-Zn, Mg-Th Các hợp kim bậc 3 và bậc 4 như: Mg-Mn-Ce, Mg-Zn-Ce, Mg-Mn-Th, Mg-Mn-Th-Nd v.v Thành phần hợp kim đúc công nghiệp phổ biến nhất được nêu ra trong bảng 1 và bảng 2

Bảng 1: Thành phần hoá học một số hợp kim magiê của CT khuôn đúc TSUKUBA

δ B (Kg/mm 2 )

δ (%)

JIS

AZ63A 5,2-6,7 0,15 2,5-3,5 F,T4

T5,T6

20,3 28,0

16,8 28,0 28,0

khí bảo vệ hoặc đúc chân không Khi đúc trong khuôn đất thường sử dụng chất trợ dung (Muối florua amôni hoặc hỗn hợp muối amôni, HF và axit boric) để bảovệ bề mặt đúc

Để nhận được vật đúc chất lượng và tính chất cơ học cao, yêu cầu quá nhiệt sau đó giảm xuống nhiệt độ đúc, tốt nhất ở 700 ÷ 750oC Tính chất cơ học của hợp kim magiê phụ thuộc vào kích thước hạt, cỡ hạt càng bé thì hợp kim càng bền Để nhận được cấu trúc nhỏ mịn ứng dụng các phương pháp gia công khác nhau, quan trọng nhất là phương pháp biến tính Biến tính tiến hành ở nhiệt độ 750 ÷ 850oC, thêm một lượng nhỏ (Đến 1% so với lượng phối liệu như bột đá, manhêzit, clorua sắt) sẽ nhận được hợp kim có kích thước hạt nhỏ mịn Các chi tiết hợp kim đúc magiê thường được nhiệt luyện Trong công trình này chỉ xem xét hệ hợp kim magiê nhôm kẽm

1.2.1.2.2 Hợp kim magiê với nhôm và kẽm

Hợp kim nhóm này là hợp kim đúc magiê bền nhất, chúng thuộc vào hệ bậc 3: Mg-Al-Zn Trên hình 1 là mặt cắt đẳng nhiệt của hệ Mg-Al-Zn Ở đây điểm P (14%Al, 37%Zn, còn lại là Mg) là điểm peritecti bậc 3 Ở nhiệt độ 368oC xảy ra phản ứng:

L + Mg4Al3 ' α + T(Mg3Al2Zn2) Cấu trúc của hợp kim MЛ5 theo biên giới hạt và bên trong hạt của dung dịch rắn α có tiết ra hợp chất γ(Mg4Al3) Các hợp kim MЛ3, MЛ6, MЛ7-1 có cấu trúc tương tự với hàm lượng kẽm thấp Trong hợp kim MЛ6 lượng pha γ(Mg4Al3) có số lượng lớn hơn hợp kim MЛ 5 bởi vì lượng nhôm và kẽm trong chúng nhiều hơn Cấu trúc của hợp kim MЛ4 khác hơn một ít do hàm lượng kẽm trong hợp kim lớn hơn, xuất hiện pha T(Mg3Al2Zn2) Trong hợp kim trạng thái đúc ngoài các hạt dung dịch rắn α còn hợp chất γ(Mg4Al3) và hợp chất bậc 3 T(Mg3Al2Zn2)

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim 10

Bảng 2: Thành phần hoá học và ứng dụng của hợp kim đúc magiê (Nga) ΓOCT 2856-68 [3]

Hệ Mác hợp

kim Al Zn Mg Mn Cu Si Fe Tổng tạp

Lĩnh vực sử dụng

MЛ3 2,5-3,5 0,5-1,5 94-96 0,15-0,5 0,1 0,25 0,08 1,0 Đúc các chi tiết đơn giản, tải trọng trung

bình, yêu cầu cao chống va đập

ML4 5-7 2-3 89-92 0,15-0,5 0,1 0,25 0,08 1,0 Đúc các chi tiết phức tạp ML5 5,7-9 0,2-0,8 89,4-93,3 0,15-0,5 0,05 0,18 0,007 0,8 Như trên,làm việc ở độ ẩm cao ML6 9-10,2 0,6-1,2 87,7-89,5 0,1-0,5 0,1 0,25 0,08 0,9 Đúc khuôn các chi tiết chịu tải trọng cao Mg-Al-Zn

ML71 5-6,5 0,3-0,7 91,7-93,6 0,3-0,6 0,1 0,25 0,1 1,1 Đúc các chi tiết tải trọng trung bình, làm

việc độ kín cao ở nhiệt độ 150 a 200oC ML9 - - 99,5-99,6 - 0,1 0,01 0,03 0,3 Đúc các chi tiết chịu tải trọng cao, làm

việc ở nhiệt độ đến 300oC Mg-Nd-Zr

ML10 99,5-99,7 0,03 0,01 0,03 0,25 Đúc các chi tiết chịu lục cao và bền nhiệt Mg-Zn-

Ce-Zr

ML11 - 0,2-0,7 99,0-99,5 - 0,03 0,03 0,03 0,25 Đúc các chi tiết bền cao, độ kín cao, làm

việc đến 300oC

Hình 1: Mặt cắt đẳng nhiệt hệ Mg-Al-Zn

Đặc trưng của các hợp kim magiê là tốc độ nhỏ của quá trình khuếch tán liên quan đến sự hoà tan và tách ra pha hợp chất giữa các kim loại Điều này yêu cầu thời gian ủ trước khi tôi phải kéo dài (16 ÷ 30 giờ), tôi để nguội bình thường Khi hóa già có tiết ra pha hợp chất giữa các kim loại, pha này có sự phân tán khác nhau tuỳ thuộc vào nhiệt độ và thời gian hóa già

Vi cấu trúc hợp kim hệ Mg-Al-Zn sau khi hóa già nhân tạo (Ví dụ: Hợp kim MЛ6 hoá già ở nhiệt độ thấp có tiết ra pha thứ 2 phân bố theo biên giới hạt của dung dịch rắn α Hoá già ở nhiệt độ cao tạo thành tạp chất bên trong hạt) Hoá già nhân tạo kèm theo nâng cao giới hạn bền (Đến 1 ÷ 2 Kg/mm2), giới hạn chảy (6 ÷

8 Kg/mm2), khi đó độ giãn dài tương đối giảm từ 12 ÷ 13% xuống 5 ÷ 6%

Hình 2: Khả năng hoà tan đồng thời Al và Zn trong Mg

Hình 3: Ảnh hưởng của Al đến tính chất cơ học hợp kim đúc magiê Mg-Al

Hình 4: Ảnh hưởng của Zn đến tính chất cơ học hợp kim đúc Mg-Zn

Tính chất cơ học hợp kim hệ Mg-Al-Zn và độ bền phụ thuộc vào thành phần hoá học được nêu ra trong hình 3 và hình 4 Ảnh hưởng của nhôm và kẽm trong hệ bậc 3 Mg-Al-Zn phụ thuộc vào hàm lượng của chúng, nó quyết định thành phần pha của hợp kim và lượng của các pha Tăng lượng kẽm trong hợp kim tạo thành hợp chất hoá học T(Mg3Al2Zn2) cứng hơn và bền hơn hợp chất bậc 2 α(Mg4Al3)

Vì vậy khi xuất hiện pha T(Mg3Al2Zn2) độ bền hợp kim tăng lên Tính chất cơ học hợp kim công nghiệp hệ Mg-Al-Zn được nêu ra trong bảng 3

Trong các hợp kim đã nêu, hợp kim MЛ5, MЛ6 có tính đúc tốt nhất Chúng

có tính co ngót đúc nhỏ (1,1 ÷1,2%), có độ chảy loãng tốt, ít rỗ hơn so với các loại hợp kim magiê khác Các hợp kim này có chất lượng tốt nhất khi đúc khuôn kim loại, áp lực thấp Chúng thoả mãn tính bền ăn mòn và tính gia công cắt Hợp kim MЛ3 có độ co ngót đúc lớn (1,6%), độ chảy loãng thấp Tuy nhiên vật đúc nhận được đặc chặt và không rỗ, thỏa mãn bền ăn mòn và gia công cắt Hợp kim MЛ4

có tính đúc thoả mãn nhưng có khuynh hướng tạo thành rỗ tế vi trong vật đúc Hợp kim bền ăn mòn tốt và thoả mãn tính gia công cắt

1.2.2 Nấu luyện hợp kim magiê

Để nhận được vật đúc chất lượng cao cần thiết phải bảo đảm thành phần hóa học hợp kim (Hợp kim ít tạp chất có hại như oxyt, nitrua, khí hòa tan và các tạp chất kim loại khác), áp dụng hệ thống nấu đúc hiện đại và hệ khuôn đúc hợp lý Hiện nay hợp kim magiê được nấu luyện trên các loại lò nấu luyện khác nhau

1.2.2.1 Nấu luyện hợp kim magiê trong lò phản xạ

Lò phản xạ được dùng khi đúc các chi tiết sản xuất hàng loạt, lượng lớn Lò được gia nhiệt đến 800oC ÷ 850oC, nạp trợ dung để tráng lò, sau đó nạp liệu (Trợ dung chiếm khoảng 3 ÷ 4% trong phối liệu) Nấu luyện ở nhiệt độ 710oC ÷ 720oC, tinh luyện, cho thêm trợ dung mới, rót hợp kim ra lò chuyển và tiến hành đúc Sau khi đúc làm sạch lò và nạp liệu nấu luyện mẻ mới

Lò phản xạ có thể nấu luyện từ 7 ÷ 10 tấn hợp kim/mẻ, hiệu suất đạt 84 ÷ 86% Nhược điểm của lò phản xạ là bề mặt tiếp xúc lớn, xỉ và oxyt bám đáy lò

1.2.2.2 Nấu luyện hợp kim magiê trong lò cảm ứng tần số công nghiệp

Phương pháp nấu luyện lò cảm ứng thuận lợi hơn lò phản xạ Quá trình nấu luyện nhanh hơn, bề mặt tiếp xúc nhỏ hơn, hiệu suất cao hơn, chất lượng hợp kim tốt hơn, cải thiện điều kiện lao động và tiêu hao trợ dung ít hơn (1 ÷ 1,5% trong phối liệu) Quá trình nấu luyện tiến hành như sau: Sử dụng lò nấu luyện dung tích 250 ÷

300 Kg Nạp trợ dung nấu chảy ở nhiệt độ 700oC ÷ 730oC, nạp liệu và nấu chảy phối liệu ở nhiệt độ 760oC ÷ 780oC, cho hợp kim trung gian Al-Mn (Tính toán 0,6 ÷ 0,8%

Mn trong phối liệu) Khuấy 4 ÷ 6 phút, biến tính bằng manhêzit, sau khi tinh luyện cho thêm trợ dung mới, hạ nhiệt độ xuống 680oC và tiến hành đúc

Trong quá trình biến tính, tùy theo loại chất biến tính cần thiết nâng nhiệt độ lên 850oC ÷ 870oC, tinh luyện, cho thêm trợ dung, hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ đúc

và tiến hành đúc Thời gian nấu luyện trong lò dung tích 250 ÷ 300 Kg từ 120 ÷

180 phút/mẻ, trong 48 giờ có thể nấu luyện được 20 mẻ

Nấu đúc hợp kim magiê sử dụng hồi liệu cần phải có lò nấu hồi liệu Tỷ lệ phối liệu là 20% hồi liệu và 80% nguyên liệu mới Nếu sử dụng hồi liệu lớn khó điều chỉnh thành phần hóa học của hợp kim

1.2.2.3 Trợ dung

Nấu luyện hợp kim magiê trong lò phản xạ, lò cảm ứng tần số công nghiệp đều phải sử dụng chất che phủ vì magiê rất dễ cháy Trợ dung thường sử dụng là các muối bậc 2: NaCl - KCl, NaCl - MgCl2, KCl - MgCl2, cacnalit - CaF2 Trợ dung che phủ có thể cho thêm các muối chứa các chất biến tính như manhezit, bột

đá, florua zirconat kali

Khi sử dụng chất biến tính yêu cầu nấu luyện ở nhiệt độ cao hơn 800oC ÷

850oC

1.2.2.4 Nấu luyện hợp kim magiê trong lò chân không

Magiê kim loại cháy nổ ở nhiệt độ thấp, để an toàn khi nấu luyện tiến hành nấu luyện chân không hoặc môi trường có khí trơ bảo vệ So với các phương pháp nấu luyện dùng trợ dung, nấu luyện chân không tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn

680oC ÷ 700oC, cháy hao kim loại ít hơn, hiệu suất đạt 95 ÷ 97%

Khi kết hợp nấu luyện chân không và đúc chân không liên hoàn bằng bơm hút, khuôn đúc kim loại cho vật đúc chất lượng cao và hiệu suất thu hồi cao Nấu luyện và đúc chân không có ưu điểm không gây ô nhiễm môi trường vì không sử dụng trợ dung, không khói, điều kiện lao động được cải thiện rõ rệt

1.2.3 Các phương pháp sản xuất đúc hợp kim magiê

Để đúc magiê và hợp kim của nó thường sử dụng các phương pháp sau:

• Đúc trong khuôn vỏ cứng

• Đúc chân không

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim 15

Bảng 3: Tính chất cơ học hợp kim magiê đúc ở nhiệt độ phòng và nhiệt đô cao

φ (%)

α H

(Kg.m.cm 2 )

HB (Kg/mm 2 )

1.2.3.1 Đúc trong khuôn vỏ cứng

Khuôn vỏ cứng được chế tạo bằng hỗn hợp cát nhựa có độ bền cao, do đó khuôn chỉ cần dầy chừng 8 ÷ 10 mm Khuôn nhẹ, dễ vận chuyển, tốn ít cát, dễ bảo quản Có hai phương pháp chế tạo loại khuôn này:

- Phương pháp Croning (Phương pháp C): Mẫu và hệ thống rót bằng gang hoặc kim loại màu được gắn lên một tấm kim loại phẳng có kèm theo bộ chốt đẩy vỏ Toàn thể tấm mẫu được nung nóng tới 180 ÷ 200oC.Mặt mẫu được bôi dung dịch silicon để tránh dính Hỗn hợp cát dùng gồm: Cát sạch khô, mịn và 2 ÷ 7% nhựa nhiệt rắn dùng làm chất kết dính

- Phương pháp Dietert (Phương pháp D): Khác với phương pháp C, phương pháp này là hai mặt của khuôn vỏ đều được tạo hình nhờ mẫu Chất kết dính thường dùng là dầu hoặc nhựa đóng rắn nhanh và phải dùng biện pháp thổi bằng khí nén

để đưa hỗn hợp cát vào hộp ruột hoặc hộp mẫu có trang bị nhiều lỗ thổi, thoát

Có thể dùng hộp đã nung nóng hoặc hộp ruột nguội Phương pháp này cho năng suất làm khuôn cao hơn và khả năng chế tạo khuôn ruột đúc vật đúc cỡ lớn hơn so với phương pháp C Phương pháp này có thể dùng hỗn hợp cát - thuỷ tinh lỏng rồi thổi khí CO2, dùng thêm xương sắt hoặc hòm ngoài có tiết diện gần sát với

bề mặt mẫu Khuôn kim loại áo vỏ có lớp vỏ bằng hỗn hợp cát nhựa cũng được chế

tạo theo phương pháp này

1.2.3.2 Đúc chân không

Đúc chân không khi đúc hợp kim magiê có nhiều ưu điểm, kim loại dâng lên

êm, khí hoà tan dễ thoát ra ngoài tránh rỗ, bảo vệ kim loại khỏi bị oxy hoá, tổ chức kim loại nhỏ mịn Cũng có thể dùng phương pháp này để đúc những vật đúc rất mỏng, phức tạp bằng khuôn có dùng ruột cát Phương pháp này áp dụng cho đúc hợp kim magiê rất tốt do chống được oxy hoá và cháy hao magiê

Nguyên lý đúc chân không được mô tả như hình 8 Thứ tự tiến hành như sau: Nhúng khuôn 2 vào nồi kim loại lỏng Mở van 4 cho thông với bình chân không 5 nối với bơm chân không 6 Tuỳ độ chân không tính toán kim loại lỏng sẽ dâng lên trong khuôn ở mức H Chờ cho kim loại đông đặc đạt chiều dày yêu cầu,