GIAO TRINH KHUON MAU CHAY

Bản chất của phương pháp • Có nguyên lý làm khuôn giống như cách đúc tượng bằng mẫu sáp đã có từ lâu • Nhờ ứng dụng nhiều thành tựu của nhiều ngành khoa học nên có thể chế tạo được vật đ

ĐÚC TRONG KHUÔN

MẪU CHẢY

• Từ khóa: Investment Casting;

Lost Wax Mold

1 Mở đầu

1.1 Bản chất của phương pháp

• Có nguyên lý làm khuôn giống như cách đúc

tượng bằng mẫu sáp đã có từ lâu

• Nhờ ứng dụng nhiều thành tựu của nhiều ngành khoa học nên có thể chế tạo được vật đúc có độ chính xác rất cao và phức tạp từ mọi loại hợp

kim, không cần gia công hoặc không thể gia

công

Trình tự chế tạo vật đúc trong

khuôn mẫu chảy

• Thiết kế và chế tạo khuôn ép mẫu sáp

• Sử dụng khuôn ép để chế tạo mẫu, HTR bằng

sáp (1)

• Gia công thành chùm mẫu (pattern tree) (2)

Trình tự chế tạo vật đúc trong

khuôn mẫu chảy

• Nhúng mẫu vào huyền phù (3)

• Rắc cát lên bề mặt mẫu, sấy khô

• Lặp lại nhiều lần quá trình: nhúng huyền phù – rắc cát – sấy khô cho đến khi tạo được một lớp

vỏ đủ bền theo yêu cầu (4)

Trình tự chế tạo vật đúc trong

khuôn mẫu chảy

• Nung khỏi mẫu khỏi khuôn (5)

• Nung đến nhiệt độ đủ cao để thiêu kết khuôn; rót ngay KL lỏng vào khuôn (6)

• Phá khuôn và làm sạch vật đúc (7)

Trình tự chế tạo vật đúc trong

khuôn mẫu chảy

1.2 Đặc điểm của quá trình

• Mẫu chỉ sử dụng một lần & mỗi vật đúc cần một mẫu

• Mẫu không có mặt phân mẫu; khuôn không có mặt phân khuôn→ độ chính xác của vật đúc cao

• Khuôn có độ bóng bề mặt & độ chính xác rất

cao

1.2 Đặc điểm của quá trình

cần giảm khối lượng

gia công cơ khí (ví

dụ: khuôn dập); các

chi tiết không thể gia

công cơ khí (ví dụ: chi

tiết máy khâu công

nghiệp, chân vịt …)

1.3 Phạm vi sử dụng

1.3 Phạm vi sử dụng

2 Vật liệu & p/p chế tạo mẫu

2.1 Yêu cầu đ/với vật liệu

chế tạo mẫu

• Nhiệt độ nóng chảy không quá cao (60-1000C)

để dễ chế tạo và nung chảy mẫu

• Nhiệt độ hóa mềm đủ cao (>35-400C) để mẫu không bị biến dạng → làm mất độ chính xác

• Độ co và độ nở nhỏ; phải ổn định khi nung nóng

và làm làm nguội

2.1 Yêu cầu đ/với vật liệu

chế tạo mẫu

• In hình rõ nét lên bề mặt hốc khuôn ép

• Độ chảy loãng tốt để dễ điền đầy hốc khuôn ép

và chảy hết khỏi lòng khuôn khi nung tách sáp

• Có độ bền và độ cứng đủ cao

• Thấm ướt huyền phù tốt

• Có thể sử dụng nhiều lần mà không biến động đáng kể về các tính chất công nghệ

2.2 Vật liệu tạo mẫu dễ chảy

• Parafin:

- Màu trắng, có cấu trúc tinh thể, dẻo, rẻ tiền

- Độ bền thấp, dễ biến mềm

• Stearin:

- Màu vàng-trắng, cấu trúc vô định hình

- Nhiệt độ biến mềm tương đối cao

- Có xu hướng tác động với huyền phù

- Đắt tiền

2.2 Vật liệu tạo mẫu dễ chảy

• Serezin:

- Màu vàng sáng, cấu trúc vô định hình

- Độ dẻo & độ bền nhiệt cao hơn parafin,

- Nhiệt độ nóng chảy cao (160-1800C); bền cơ

& bền nhiệt cao

- Độ co lớn

2.2 Vật liệu tạo mẫu dễ chảy

• Các chất tạo mẫu trên thường không được sử

dụng riêng biệt mà dưới dạng hỗn hợp

• Hỗn hợp parafin-stearin (PS):

- Thường dùng PS 50-50 và PS 30-70

• Hỗn hợp parafin-stearin-etyl xenluloza (PSE) &

parafin-serezin-etyl xenluloza (PCE):

- Chứa 5-15% etyl xenluloza

- Nhiệt độ biến mềm cao, độ bền cao, độ co thấp

2.2 Vật liệu tạo mẫu dễ chảy

• Vật liệu tạo mẫu dễ

chảy thường dùng

chế tạo mẫu nhỏ có

độ phức tạp trung

bình

2.3 Vật liệu tạo mẫu khó chảy

• Thường dùng chế tạo các vật đúc thành mỏng, kích thước tương đối lớn

2.3 Vật liệu tạo mẫu khó chảy

• Polystirol:

- Không màu, vô định hình

- Bền cơ, bền nhiệt, nhiệt độ nóng chảy cao

- Dòn, độ sệt cao ở trạng thái nóng chảy

• HH kanifol-polystirol-serezin 50-30-20

• HH kanifol-serezin

2.4 Các phương pháp chế tạo mẫu

• Rót tự do

- Chủ yếu dùng chế tạo mẫu rỗng

- Độ co lớn, khả năng điền đầy kém

2.4 Các phương pháp chế tạo

mẫu

2.5 Các phương pháp ghép mẫu

• Sau khi đã chế tạo

mẫu từ khuôn, mẫu

2.5 Các phương pháp ghép mẫu

• Dán: dùng các loại

keo đặc biệt để dán

2.6 Khuôn để chế tạo mẫu

• Thường làm bằng kim loại và được gia công chính xác

• Hợp kim nhôm: dễ gia công; nhẹ

• Thép: tuổi thọ cao hơn; khó gia công; nặng

• Nhựa epoxi

• Cao su lưu hóa

• Thạch cao

3 Vật liệu chế tạo khuôn gốm

3.1 Vật liệu chịu lửa

• Vật liệu chịu lửa cho khuôn gốm gồm 2 loại:

- Vật liệu chịu lửa dạng bột (kích thước hạt < 0,05mm) để chế tạo hỗn hợp huyền phù

- Cát phủ (>0,074mm) để tạo vỏ

Các loại vật liệu chịu lửa

• Thạch anh

• Corindon điện phân (Al2O3)

• Silicat zircon (ZrSiO4)

• Dioxit titan (TiO2)

• Manhezit

Chuẩn bị vật liệu chịu lửa

• Nghiền

• Sấy ở 150 – 2000C để khử ẩm

• Sàng bột chịu lửa và cát phủ để có độ hạt thích hợp

4.Phương pháp chế tạo khuôn gốm

4.2 Rửa chùm mẫu

• Sau khi ghép thành chùm, bề mặt mẫu bị bẩn

(dầu mỡ của khuôn ép mẫu sáp; bị bẩn do thao tác gọt sửa , gắn chùm mẫu …) → phải rửa

• Rửa chùm mẫu vào dung dịch tẩy rửa (có thêm chất phụ gia để giảm sức căng pha giữa mẫu và huyền phù)

4.3 Tạo khuôn vỏ

• Phủ một lớp cát mịn

lên chùm mẫu (đã

nhúng huyền phù

Thiết bị tưới cát

Thiết bị tạo tầng “sôi” cát

Hệ thống hút bụi

4.3 Tạo khuôn vỏ

Hệ thống tải + sấy khuôn

4.4 Tách sáp khỏi khuôn

Thùng tách sáp

Thiết bị tách nước khỏi sáp

Thiết bị lọc sáp

Thiết bị bơm sáp

4.5 Nung thiêu kết khuôn vỏ

• Sau khi tách sáp, khuôn được nung tới

900-11000C nhằm mục đích:

- Làm các chất tạo mẫu còn lại cháy hết

- Làm nước và các chất sinh khí trong khuôn bay hơi

- Thiêu kết các phần tử chất dính với vật liệu chịu lửa → “gốm”

- Tạo các khe nứt tế vi trong vỏ khuôn để làm tăng

độ thông khí của khuôn

4.5 Nung thiêu kết khuôn vỏ

4.5 Nung thiêu kết khuôn vỏ

Lò thiêu kết khuôn vỏ

5 Rót khuôn

• Khuôn đã được thiêu

kết phải được rót

ngay

5 Rót khuôn

Thiết bị phá khuôn

Máy cắt

Thiết bị mài

Thiết bị phun cát