Bài giảng đúc trong khuôn cát nước thủy tinh

ĐÚC TRONG KHN CÁT – NƯỚC THỦY TINH Từ khóa: Glass Water MỞ ĐẦU 1.1 Nguyên lý • Trộn hỗn hợp cát – nước thủy tinh (NTT) theo tỉ lệ thích hợp • Điền đầy HH vào khn hộp ruột • Làm đơng cứng HH phương pháp 1.2 Ưu điểm • Độ xác vật đúc cao so với đúc khn cát – sét • Giảm thao tác làm xương, găm đinh độ bền khuôn, ruột cao • Tính chảy HH cao  dễ điền đầy hịm khn • Năng suất lao động cao • Ít ô nhiễm môi trường 1.3 Nhược điểm Độ bền tươi HH thấp Thời gian bảo quản khuôn, ruột bị hạn chế Tuổi xuân HH ngắn Chất lượng cát nguyên liệu phải cao Khó phá khn, ruột khơng có biện pháp thích hợp • Tính bám dính HH vào mẫu cao • • • • • 1.4 Phạm vi sử dụng • Dùng đúc VĐ gang, thép có kích thước nhỏ, trung bình, lớn với độ xác độ bóng bề mặt • Phù hợp với tất loại hình SX NƯỚC THỦY TINH (NTT) 2.1 Mở đầu • Là chất dính vơ khơng thuận nghịch • Dung dịch nước silicat kiềm có cơng thức R2O.mSiO2.nH2O, đó: - m: module NTT - R: Na, K, Li • Cơng dụng: - Silicat natri: làm khn, ruột, vữa xây lị … - Silicat kali: thuốc bọc vỏ que hàn - Silicat liti: công nghệ thủy tinh 2.2 Cấu trúc silicat natri • Bao gồm oxit silixit mang điện tích âm ion natri mang điện tích dương • Khi hàm lượng oxit natri lớn: silicat natri có cấu trúc lớp: tính chất đặc trưng liên kết ion • Khi hàm lượng oxit natri bé: silicat natri có cấu trúc khơng gian: tính chất đặc trưng liên kết cộng hóa trị 2.3 Cấu trúc NTT • Silicat natri hịa tan nước tạo thành NTT • NTT dung dịch ion Na+, OH-, H+ anion Số lượng dạng tồn phụ thuộc vào nồng độ silicat natri m theo quy luật: 2.4 Cơ chế đông rắn NTT 2.4.1 Hình thành silicat natri • Khi sấy, NTT nước  hình thành cấu trúc có dạng khung xương tứ diện silixit có đỉnh tự ion Na+ liên kết ion với khung xương • Silicat natri có độ bền cao 2.4.2 Hình thành gel silixit (silicagel) • Gắn liền với thay đổi pH NTT chất xúc tác đơng rắn • Q trình tạo Silicagel: - Chất đông rắn kết hợp với ion natri: axit silixit đơn tạo thành NTT - Các axit silixit đơn trùng hợp tạo đa axit silixit, kết tạo thành Silicagel ngậm nước 3.2.2 Hóa bền phương pháp sấy Dùng chụp để sấy • Nếu nhiệt độ gió nóng 200-3000C: thời gian sấy: – 20 phút; chiều dày lớp hóa bền 1530mm Thổi gió nóng qua HTR 3.3 Hóa bền phụ gia 3.3.1 Các chất hóa bền • Các chất phụ gia rắn dạng bột: fero-silic, silico canxi, fero-canxi, disilicat canxi, xỉ luyện gang, xi măng, nephelin, muối Na2SiF6 • Các chất phụ gia dạng lỏng: este hữu cơ: momoaxetin (CH3COOCH2(HOCH2)2), diaxetin ((CH3COOCH2) HOCH) 3.3.2 Cơng nghệ • Trộn trước cát NTT máy trộn cánh • Trước làm khuôn, ruột, cho chất phụ gia đông rắn vào trộn tiếp, đem sử dụng • Thời gian HH đông rắn từ 10 phút đến giờ, phụ thuộc: - Loại chất xúc tác lượng sử dụng - Độ mịn chất xúc tác - Nhiệt độ, độ ẩm môi trường - Chiều dày thành khn, ruột 3.3.3 Ưu điểm- Nhược điểm • Giá rẻ • Độ xác khn cao so với CN CO2 • Chủ động điều chỉnh thời gian đơng rắn độ bền khn • HH có tính chảy cao hơn, đặc biệt dùng chất phụ gia dạng lỏng • Độ sinh khí • Tuổi xuân HH thấp 3.3.4 Một số thành phần hỗn hợp (%) • 92,594,5 cát thạch anh + 46 nước thủy tinh (M = 2,1;  = 1,321,40 kg/dm3) + 1,5 FeSi 75 • 47 nước thủy tinh (M = 2,0;  = 1,30kg/dm3) + 14 FeSi 75 + cát thạch anh (cịn lại) • Cát thạch anh + 610% nước thủy tinh (M = 2,12,2; = 1,421,50kg/dm3) + 28% chất chứa oxit canxi • 2,04,5 nước thủy tinh (M = 2,52,8;  = 1,481,50kg/dm3) + 0,20,5 este + cát thạch anh (còn lại) HH CÁT-NTT DẺO TỰ ĐƠNG RẮN 4.1 Mở đầu • Được phát minh năm 1960 Thụy Sĩ • HH gồm cát, NTT, chất phụ gia đông rắn cho thêm bùn nephelin để tạo độ dẻo cho hỗn hợp (cịn đóng vai trị chất phụ gia đơng rắn) • Nephelin chất thải trình sản xuất boxit từ quặng nephelin Thành phần hóa học: 5456% CaO; 2930% SiO2; 33,5 Al2O3; 2,9 3% Fe2O3; 2,33% (Na2O + K2O) • Thời gian đông rắn: phút – 4.2 Đặc điểm hỗn hợp • • • • • • Độ bền tươi cao In hình tốt Ít sinh khí, độ thơng khí cao Dễ phá dỡ khn Ít ô nhiễm môi trường, không độc hại Rẻ tiền 4.3 Một số thành phần hỗn hợp (%) • (97,4 cát + 2,6 bùn nephelin) + 7,3 nước thủy tinh (M = 3,03,2;  = 1,48kg/dm3) + 0,7 xút (= 1,151,25kg/dm3) Làm khn, ruột cho đúc thép • (97,5 cát silicat Zr + 2,5 bùn nephelin) + 6,07,0 nước thủy tinh (M = 3,03,2;  = 1,45kg/dm3) + 0,70,8 xút ( = 1,151,25kg/dm3) Làm khuôn ruột cho vật đúc lớn thép cacbon thép hợp kim • 90,3 cát + nước thủy tinh + bùn nephelin + 0,7 xút ( = 1,25kg/dm3) HH CÁT-NTT CHẢY LỎNG TỰ ĐƠNG RẮN 5.1 Mở đầu • Cơng bố năm 1961 Liên Xơ • Đây HH cát – NTT – chất phụ gia đông rắn + chất hoạt tính bề mặt 5.2 Đặc điểm • Khơng cần đầm khuôn mà cần rung lèn chặt với chế độ rung thích hợp • Dễ phá khn PP làm khn HH cát – NTT khác • Độ thơng khí tốt; độ sinh khí thấp • Dễ tái sinh HH • Khơng độc hại, thân thiện với mơi trường • Rẻ 5.2 Đặc điểm • Độ bền khn sau đông rắn không cao (chỉ cao HH cát – sét chút ít) • HH có độ rã cao: khó dùng sơn nước • Tuổi xn HH ngắn • HH dễ dính vào mẫu, HR Nên sơn mẫu, HR parafin, silicon … 5.3.Chất hoạt tính bề mặt (chất tạo bọt) 5.3.1 Mở đầu • Để HH rời rạc chuyển sang trạng thái chuyển động lỏng cần phải cho vào HH chất hoạt tính bề mặt (HTBM) • Chất HTBM chất có khả hấp phụ lên bề mặt phân chia pha làm giảm lượng tự bề mặt chúng • Phân tử chất HTBM gồm phần: đầu gốc ưa nước để chất HTBM dễ hòa tan nước; đầu gốc kị nước để tạo bọt khí làm HH chuyển sang trạng thái chuyển động lỏng 5.3.2 Một số chất tạo bọt • Alkilsulphonat: tên thương mại: sulphonat, chứa 1218 ngun tử cacbon, cơng thức hóa học C nH2n+1 – SO3Na; • Alkilsulphat: tên thương mại: Progres, cơng thức cấu tạo: R  C HOSO3Na | CH • Alkilarilsulphonat: muối alkillarilsulphatnatri, công thức cấu tạo : R: gốc kị nước chứa – 12 nguyên tử cacbon 5.3.3 Ngun lý làm khn • Cho chất tạo bọt vào HH cát – NTT – chất phụ gia đông rắn: HH có tính “chảy lỏng” • Trình tự trộn: trộn cát, chất tạo bọt; cho NTT vào trộn tiếp; cho chất xúc tác đông rắn vào trộn tiếp • Trộn xong, đem “rót” HH vào khn hộp ruột (đặt sàn rung); rung với chế độ rung thích hợp • Sau 15 – 60 phút: tháo mẫu (hộp ruột) • Sau – 12 h: HH đạt độ bền cao nhất: lắp khn rót 5.4 Một số thành phần hỗn hợp (%) • Chất phụ gia đông rắn thường dùng: xi măng portland, disilicat calci, xỉ luyện gang … • (93 cát thạch anh + xỉ ferro crôm) + NTT (M = 2,72,8;  = 1,301,32kg/dm3) + 0,05 chất tạo bọt • (96 cát thạch anh + xỉ ferro crôm) + NTT (M = 2,72,8;  = 1,301,32kg/dm3) + 0,3 xút ( = 1,3kg/dm3) + 0,12 chất tạo bọt Dùng làm khn đúc thép • (94,6 cát thạch anh + xỉ ferro crôm + 1,4 bột than) + NTT (M = 2,72,8;  = 1,301,32kg/dm3) + 0,3 xút ( = 1,3kg/dm3) + 0,15 chất tạo bọt Làm khuôn đúc gang • (95 cát thạch anh + xỉ ferro crôm ) + NTT (M = 2,73,0;  = 1,32kg/dm3) + 0,100,15 chất tạo bọt Làm khuôn đúc gang, thép ... 92,594,5 cát thạch anh + 46 nước thủy tinh (M = 2,1;  = 1,321,40 kg/dm3) + 1,5 FeSi 75 • 47 nước thủy tinh (M = 2,0;  = 1,30kg/dm3) + 14 FeSi 75 + cát thạch anh (cịn lại) • Cát thạch anh... • Trộn hỗn hợp cát – nước thủy tinh (NTT) theo tỉ lệ thích hợp • Điền đầy HH vào khn hộp ruột • Làm đơng cứng HH phương pháp 1.2 Ưu điểm • Độ xác vật đúc cao so với đúc khuôn cát – sét • Giảm... 610% nước thủy tinh (M = 2,12,2; = 1,421,50kg/dm3) + 28% chất chứa oxit canxi • 2,04,5 nước thủy tinh (M = 2,52,8;  = 1,481,50kg/dm3) + 0,20,5 este + cát thạch anh (còn lại) HH CÁT-NTT