công nghệ kim loại đúc các hợp kim

Tínhcocaøngtaêngtínhñuùccaøngkeùm.Vìñuùc vaätñuùcradeãbòcaùckhuyeáttaät,loõmco,roãco. Thaønhphaànhoãnhôïpcuûacaùcnguyeântoátrong kimloaïi. Nhieätñoäroùtkimloaïi. − Gangxaùm:GX–VD:GX1532 − Trong gang khoâng coù xeâmentit töï do, maø chæ coù Graphit.Gangxaùmcoùtínhñuùctoátdeãgiacoângcôkhí. − Gang traéng: Cacbon trong gang naøy coù daïng lieân keát hoaùhoïcxeâmentittöïdovìvaäygangnaøyraátcöùngvaødoøn

CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

METAL TECHNOLOGY

MMH: METE330126 - SỐ TC: 3 LT+BTL: 3 TN 0 TH 0

TRÌNH ĐỘ: ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Chương 5: ĐÚC CÁC HỢP KIM

Mục tiêu bài học

Sau bài học này sinh viên có khả năng sau:

- Hiểu được tính đúc của hợp kim

- Hiểu được quá trình đúc gang và quá trình đúc hợp

kim màu

- Hiểu được cấu tạo của lò đứng

5.1 Tính Đúc Của Hợp Kim

kim là khả

dễ hay khó

kim đó Nó được đánh

các chỉ tiêu

cơ bản sau đây:

Tính đúc

Chảy

loãng

Co của kim

loại

Hoà tan khí Thiên

tích

1-Tính chảy loãng

Chảy

loãng

Nhiệt độ

TPHH

CTHK

Khuôn

C,P,Si,

S,Mn,

Độ quá nhiệt

Gang

Lớn, không yêu cầu cao:1220-1260 0 C

TB: :1280-1320 0 C

Mỏng: :1320-1360 0 C

Thép:15000 C

HK Đồng: :1040-11700 C

HK Nhôm: 700-7300 C

Độ quá nhiệt

1-Tính chảy loãng

1-Tính

chảy

loãng

1-Tính chảy loãng

2 -Tính co của kim loại

Tính co càng tăng tính đúc càng kém Vì đúc

vật đúc ra dễ bị các khuyết tật, lõm co, rỗ co.

Thành phần hỗn hợp của các nguyên tố trong

kim loại.

Nhiệt độ rót kim loại.

3 - Tính hồ tan khí

vật đúc, làm giảm cơ tính

4 - Tính thiên tích: (khơng đồng nhất về thành phần hỗn

hợp, thường ở kim loại màu)

5.2 Đúc gang

Thành phần hỗn hợp của gang : Fe, C …

Phân loại gang :

Graphit Gang xám có tính đúc tốt dễ gia công cơ khí

− Gang trắng: Cacbon trong gang này có dạng liên kết hoá học xêmentit tự do vì vậy gang này rất cứng và dòn

Gang biến trắng: Bề mặt gang trắng bên trong lõi là

gang xám Vùng tiếp giáp giữa hai tổ chức có tổ chức

của gang hoa râm

Gang cầu: Graphit trong gang ở dạng hình cầu nhờ

đưa vào chất biến tính đặc biệt vào gang lỏng khi đúc

- VD : GC 60

 Gang dẻo: Graphit ở dạng bông nên tính dẻo của

gang tăng lên

Các nguyên tố thúc đẩy sự Graphit hóa : C, Si, P

Các nguyên tố cản trở sự Graphit hóa : Mn, S,Cr.

Các nguyên tố ảnh hưởng đến tính đúc của gang

- Thành phần hoá học

- Nhiệt độ rót gang

- Vật đúc thành càng mỏngrót gang ở nhiệt độ càng cao

- Công nghệ khuôn

- Tốc độ nguội

- Thành phần vật liệu nấu gang

Vật liệu kim loại

−Thỏi gang (nấu lò cao), hồi liệu + chi tiết máy = gang

hư, ferô hợp kim ( Fe-Si, Fe-Mn)

−Tính toán hợp lý, kích thước đường kính trong của

lò

−Làm sạch Oxy hóa

−Lò đúc: lò đứng dùng nhiên liệu là than cốc

−Lò chõ: dùng nhiên liệu than đá

−Lò dầu: dùng nhiên liệu dầu FO

−Lò điện: lò hồ quang (nấu thép), lò cảm ứng

−Lò khí gaz

Chất trợ dung

−Đưa vào để tách các tạp chất và xỉ ra khỏi kim loại lỏng

−CaCO3( 45%)

−Đối với lò dầu không cần dùng đá vôi CaCO3 để khử tạp chất

−Lò điện hồ quang trực tiếp dùng để nấu thép

−Lò điện hồ quang gián tiếp dùng để nấu kim loại màu

−Lò nấu : xem

Vật liệu chịu lửa

Yêu cầu

Vật liệu chịu được nhiệt cao mà khơng bị mềm chảy thay đổi thể tích thành phần hỗn hợp Thường để xây các tường lị hợp kim lị đúc làm các dụng cụ để chứa đựng kim loại lỏng hay lị nung làm vật liệu chịu lửa

 Vật liệu chịu lửa : axit

Gạch Đinat : SiO2; nhiệt độ chảy :17300C lị điện, ngọn

lửa

 Vật liệu chịu lửa : bazơ

Gạch Manhêhit (MgO)

thép

Gạch Crơmit

 Vật liệu chịu lửa: trung tính

Tính phối liệu nấu gang

a.Mẻ liệu nấu Nhiên liệu : Dầu FO 1518% khối lượng vật liệu kim loại Than cốc :1215% (lò đứng )

Than đá : 2025% (lò chỏ) Chất trợ dung : Có tác dụng đưa vào làm chảy loãng xỉ và nổi lên trên bề mặt nước gang để vớt ra dễ dàng Đá vôi CaCO3, đôlômít, xỉ lò Mactanhlò đứng và lò chõ Lò dầu không cần dùng chất trợ dung để tạo xỉ

 Gang thỏi đúc.

 Gang vụn (gang máy)

 Hồi liệu (phế phẩm + hệ thống rĩt, đậu hơi, đậu ngĩt )

 Thép vụn

 Ferơ hợp kim : FeSi : 30,45,75, Fe-Mn bổ sung các nguyên

tố Si, Mn bị cháy hao trong quá trình nấu Vật liệu nấu phải

1/3Dt)

Gọi X1,X2, X3là khối lượng của các vật liệu nấu

Thành phần hĩa học % Lượng cháy hao %

Thành phần hĩa học của vật đúc và lượng cháy hao

+ lò đứng, lò chõ(than) C không tính

+ lò dầu phải tính cháy hao 15%

Sivlkl– Sich Sivlkl= Sivđ.

Sivlkl.(1– Sich) = Sivđ.

Sivlkl=

Mnvlkl=

Sivđ 1- Sich

Mnvđ 1- Mnch

Si , C cháy hao 15%,.

Mn cháy hao 20%.

Hệ phương trình:

Quá trình nấu chảy gang

Quá trình cháy của than

Quá trình nấu chảy gang

Vùng nung nóng

Sự trao đổi nhiệt giữa khí lò và vật liệu rắn Liệu được sấy và t0 tăng từ trên xuống

Quá trình nấu chảy gang

Vùng nóng chảy

Để có độ quá nhiệt cao, ít bị oxi

hoá, ta thu hẹp vùng này và dịch

lên trên xa mắt gió bằng cách:

-Dùng than hoạt tính kém, cỡ cục

lớn

- Dùng liệu cục nhỏ

-Lưu lượng gió thích hợp

Quá trình nấu chảy gang

Vùng hoàn nguyên:

FeO+Mn MnO +Fe+Q FeO+C  CO +Fe -Q

Quá trình nấu chảy gang

Vùng oxy hố:

Vùng này cĩ nhiệt độ cao nhất

FeO+Mn MnO +Fe+Q FeO+C  CO +Fe -Q

Quá trình nấu chảy gang

Vùng nồi lị:

Nhiệt độ giảm cịn 1350÷ 14500C

Cưa cho liƯu

Cưa ra xØ Giã

Gang láng Cưa ra gang Buång giã M¾t giã T¸n dËp lưa

XØ

VËt liƯu kim lo¹i Nhiªn liƯu ChÊt trỵ dung VËt liƯu kim lo¹i

Thïng rãt

Đặc điểm đúc gang

−Tính chảy lỗng cao nên đúc được các vật đúc

thành mỏng, phức tạp.

−Khối lượng riêng của gang lớn, nên ít lẫn các tạp

chất, xỉ, bọt khí.

−Cơng nghệ khuơn khơng phức tạp, chất lượng đúc

cao.

−Nấu luyện đơn giản.

V-3 Đúc kim loại màu (hợp kim màu)

1.Đúc đồng :

Hợp kim đồng gồm:

- Đồng thau : Latông(L), LZn30 -Đồng thanh : Brông(B), BSn5Pb

Lò nấu:

Lò nồi (nồi bằng Graphit )

Vật liệu nấu : Đồng nguyên chất dạng thỏi, dạng

tấm, dùng các nguyên tố hợp kim cho vào đồng Zn,

Sn, Pb, Al

10%P) khử O2..

Cu-P + O2 P2O5+ CuO

Chất trợ dung :

 Che phủ bề mặt của kim loại màu để khơng bị

oxy hố.

 Cĩ tác dụng tạo xỉ chảy lõang nhẹ nổi lên

 Than củi, nùm cưa, các muối clorua natri.

NaCl + borát (Na2B4O7).

Quá trình nấu

− Sấy lị (chứa) 300400%C

− Cho vật liệu kim loại khĩ chảy vào trước, dễ chảy sau

Zn bay hơi cho vào sau cùng, Pb dễ bị thiên tích

− Phủ chất trợ dung lên trên cùng

− Khơng khuấy trộn nhiều

− Cho CuP để khử O2(0.091%) khối lượng vật liệu kim loại

− Nhiệt độ rĩt hợp kim đồng 107011000C

Đặc điểm đúc hợp kim đồng

Công nghệ đúc, khuôn, hệ thống rót làm đặc biệt sử

dụng khuôn cát, khuôn kim loại

Nấu luyện chú ý sự oxy hoá hoặc hòa tan khí

2.Đúc hợp kim nhơm

Hợp kim nhơm-đúc (Silumin Al-Si)

Hợp kim nhơm biến dạng (Al-Cu-Si, Al-Mg, AL-Ni)

Lị nấu: Nồi nấu bằng gang thì phải phải sơn vì nguyên tố

Fe cĩ hại cho nhơm

Vật liệu nấu : Al thỏi, tấm, vật liệu nhơm dư hỏng hồi liệu khi nấu thì kim loại đưa vào nhơm dưới dạng hợp kim

Chất trợ dung: Muối clorua

Chất biến tính làm nhỏ hạt : Na 1%

STT LOẠI HỢP KIM THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH

- Có hơn 99% nhôm tinh khiết

- Được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt trong lĩnh vực hoá học và điện.

- Có tính chống mài mòn, chịu được nhiệt và có tính dẫn điện cao

- Có tính cơ học thấp và dễ định hình

- Sức bền tăng khi được kéo dãn ra

- Chất trộn chính: sắt, silicon

- Thành phần hợp kim chính: Đồng

- Đòi hỏi phải xử lý nhiệt để đạt được đặc tính cao nhất.

- Có thể tăng tuổi thọ sản phẩm để tăng tính cơ học vì độ căng đã

bị mất khi kéo dãn

- Độ bền cao

- Không có tính chống mài mòn cao như hầu hết các hợp kim nhôm

- Hợp kim 2024 được nhiều người biết đến và được dùng trong

ngành hàng không

STT LOẠI HỢP KIM THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH

- Thành phần hợp kim chính: Manganese

- Thường không thể xử lý nhiệt

- Độ bền từ thấp đến trung bình

- Chống mài mòn cao, khó cắt và dễ định hình 3003 được dùng rộng rãi

cho các sản phẩm có độ bền trung bình đòi hỏi tính định hình cao

- Thành phần hợp kim chính: Silicon

- Thêm một lượng Silicon vừa đủ giúp làm giảm đáng kể điểm nóng

chảy màkhông làm hợp kim giòn

- Thường được dùng để hàn dây kim loại và nếu là hợp kim đồng thau

thì nhiệt độ nóng chảy thấp hơn kim loại gốc

- Thường không thể xử lý nhiệt

- Không phù hợp cho các sản phẩm định hình

- Có màu xám đậm nếu được xử lý anodic oxide, vì vậy phù hợp cho

kiến trúc

5 5xxx

- Thành phần hợp kimchính: Magnesium

- Hợp kim không thể xử lý nhiệt có độ bền từ thấp đến trung

bình

- Dễ hàn, chống mài mòn cao trong lĩnh vực hàng hải

6 6xxx

- Thành phần hợp kimchính: Silicon và Magnesium

- Hợp kim định hình phổ biến nhất

- Có thể xử lý nhiệt, có tính định hình và độ bền cao

- Tính tạo hình cao, chống mài mòn, dễ cắt, dễ hàn

7 7xxx

- Thành phần hợp kim chính: Kẽm

- Khi thêm một lượng nhỏ magnesium sẽ tạo thành hợp kim có độ

xử lý nhiệt và có độ bền rất cao

- Thường thêm vào một lượng nhỏ đồng và chromium

7075 là hợp kim có độ bền cao nhất dùng làm khung máy bay

và các bộ phận chịu áp lực cao

Nấu hợp kim nhôm dưới lớp trợ dung.

Nấu bằng cách tinh luyện và dùng khí Clo

Chú ý : Khi nấu nhôm có lớp oxit nhôm trên bề mặt có tác

dụng che phủ không cho lớp nhôm nguyên chất ở phía

dưới bị oxy hoá Do vậy không được khuấy trộn trong quá

trình nấu.

- Thường đúc trong khuôn kim loại có độ bóng và độ chính xác cao

- Có tính chảy loãng cao, đúc dễ và thành rất mỏng

- Công nghệ khuôn, hệ thống đặc biệt có thể đúc nhiều vật đúc chung một hệ thống rót

- Con mã là dụng cụ dùng để chống hoặc đỡ lõi lớn, lõi công xôn nằm lại ở vật đúc sau khi đúc xong