Trong quá trình đúc trong khuôn, kim loại lỏng tiếp xúc với khuôn và tạo nên các tương tác cơ, nhiệt, nhiệt hóa làm ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc. Trong các tương tác trên, tương tác cơ đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ đúc. Dưới tác dụng của một áp lực nào đó( áp lực xác định này phụ thuộc vào sức căng bề mặt của kim lọai lỏng, chiều cao cột kim loại lỏng…), kim loại lỏng sẽ thâm nhập vào các lỗ rỗng trên bề mặt khuôn và khi đông đặc, chúng nằm trong hỗn hợp làm khuôn nhưng vẫn nối liền với vật đúc tạo nên các khuyết tật trên vật đúc và dính khuôn. Ngoài ra, kim lọai lỏng cũng tuơng tác với thùng rót, gầu múc… Trong quá trình nấu luyện + Nồi grafit có đặc điểm truyền nhiệt nhanh nhưng cháy hao. + Nồi Cacbua Silic có đặc điểm chịu nhiệt cao, đáp ứng được hầu hết kim loại. Ít đưa tạp chất vào khi nấu luyện, nhưng truyền và dẫn nhiệt hiểu quả thấp, giá nồi lại cao. + Nồi gang có đặc điểm là rẻ, truyền nhiệt, dẫn nhiệt cao hơn nồi Graphic mà yếu tố tái sử dụng cao phù hợp với điều kiện kinh tế. Các phản ứng khi nấu nhôm bằng nồi gang: FeO + Al = Al2O3 + Fe H2O + Al = Al2O3 + H2 Vì thế việc sơn nồi để Fe trong nồi không hòa tan trong quá trình nấu luyện và chống dính khi đúc. Nội dung bài thí nghiệm này là sơn bề mặt các dụng cụ để bảo vệ dụng cụ. Chống dính, biến trắng bề mặt (grafit + Fe Si)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU oOo BÁO CÁO MƠN HỌC THÍ NGHIỆM KIM LOẠI HỢP KIM CBGD : Th.S Nguyễn Tấn Thơng Sinh Viên : Lương Hồi Nam MSSV: V1002019 Lớp : VL10KL Bài 1: SƠN KHN I Mục đích: - Trong q trình đúc khn, kim loại lỏng tiếp xúc với khuôn tạo nên tương tác cơ, nhiệt, nhiệt hóa làm ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc Trong tương tác trên, tương tác đóng vai trị quan trọng cơng nghệ đúc - Dưới tác dụng áp lực đó( áp lực xác định phụ thuộc vào sức căng bề mặt kim lọai lỏng, chiều cao cột kim loại lỏng…), kim loại lỏng thâm nhập vào lỗ rỗng bề mặt khuôn đông đặc, chúng nằm hỗn hợp làm khuôn nối liền với vật đúc tạo nên khuyết tật vật đúc dính khn Ngồi ra, kim lọai lỏng tuơng tác với thùng rót, gầu múc… - Trong trình nấu luyện + Nồi grafit có đặc điểm truyền nhiệt nhanh cháy hao + Nồi Cacbua - Silic có đặc điểm chịu nhiệt cao, đáp ứng hầu hết kim loại Ít đưa tạp chất vào nấu luyện, truyền dẫn nhiệt hiểu thấp, giá nồi lại cao + Nồi gang có đặc điểm rẻ, truyền nhiệt, dẫn nhiệt cao nồi Graphic mà yếu tố tái sử dụng cao phù hợp với điều kiện kinh tế Các phản ứng nấu nhôm nồi gang: FeO + Al = Al2O3 + Fe H2O + Al = Al2O3 + H2 - Vì việc sơn nồi để Fe nồi khơng hịa tan q trình nấu luyện chống dính đúc - Nội dung thí nghiệm sơn bề mặt dụng cụ để bảo vệ dụng cụ Chống dính, biến trắng bề mặt (grafit + Fe - Si) II Quá trình thực Chuẩn bị dụng cụ: + Chuẩn bị dụng cụ, khuôn + Mài dụng cụ cho bề mặt, loại bỏ lớp gỉ, lớp sơn khn trước + Sau đem nung nóng lò nhiệt độ khoảng 250 độ C 2 Chuẩn bị chất sơn - Sơn gồm dung môi, chất tạo màng, chất độn: + Dung mơi: Cần dễ bay hơi,có thể chọn hệ dung môi cồn hệ dung môi nước, + Chất tạo màng: nước thủy tinh + Chất độn: bột tal + ZnO, bột graphic - Cách pha, thành phần (theo khối luợng) : + Nước thủy tinh : – phần + Nước : 100 phần + Bột tal, ZnO : 25 phần + Bột grafit : 30 phần Chia hỗn hợp bột trên: + 1/3 trộn với nước thủy tinh + 2/3 trộn với dung mơi nước Đưa 1/3 hỗn hợp lên máy khốy từ , đổ thêm 2/3 lượng lại vào Đợi nhiệt độ tăng lên khoảng 70 oC Sau đem lọc hỗn hợp sơn khuôn Thao tác sơn khn: + Lấy dụng cụ cần sơn khỏi lị nung, đợi khỏang 1-2 phút để nhiệt độ dụng cụ giảm tới nhiêt độ sơn khuôn (150-2000C) + Đồng thời khuấy sơn + Dụng cụ cần sơn nguội đến 150-2000C bắt đầu sơn Lưu ý sơn khuôn: Sơn tay sơn theo chiều Nên quét thử diện tích nhỏ truớc để xem nhịêt độ dụng cụ đạt yêu cầu hay chưa Quét sơn tới đâu, sơn khơ tới tốt III Kết luận, đánh giá: - Bề mặt sơn có nhiều dấu bọt khí bị vỡ: Nhiệt độ dụng cụ cao, sơn bị nhiệt - Sơn đọng thành vũng: Sơn khơng tay -Sơn bị bong, tróc: thành phần sơn chưa nhiệt độ dụng cụ thấp - Sơn đạt yêu cầu bề mặt sơn đều, đẹp, nhẵn, khơng bị bong tróc ( thử cách cà vật nhọn lên bề mặt, xung quanh vết cà khơng có cát vết rạn tốt Bài NẤU HỢP KIM TRUNG GIAN I Mục đích + Nấu nhanh, làm cho thành phần mẻ nấu đồng đều, cháy hao hợp kim tiếp xúc với mơi trường Các ngun tố hợp kim có nhiệt độ nóng chảy lớn nhiệt độ nóng chảy kim loại + Tăng khả khuếch tán nguyên tố hợp kim nhôm + Các hợp kim nấu nhôm : Si, Mn, Cr, Zr, Ti + Những nguyên tố nhiệt độ nấu chảy có áp suất cao, đưa vào hợp kim trung gian để tránh bay + Các nguyên tố có lực hóa học mạnh , hoạt tính cao nên đưa vào hợp kim trung gian II Chọn thành phần hợp kim trung gian + Cao : chọn hợp kim tinh + Hợp kim trung gian dễ khuếch tán có nhiệt độ nóng chảy nhỏ 1000 độ C Thành phần : Ti - Al : 5% Cr : 3.5% Zr : 1.5% Si : 20 - 25% Mg : không nên cao, khoảng 10 - 12% * Cách đưa nguyên tố vào + Nguyên tố có tỉ trọng cao Al ta thả vào tự chìm + Ngun tố có tỉ trọng thấp Al dùng biện pháp nhúng vào + Các nguyên tố có lực hóa học mạnh Mg cách lớp tương đối dày vfi dễ tác dụng với Oxi * Phối liệu 250g Al + 30g Mg * Thực + Bỏ 250g Al vào lị nấu chảy + Khi Al chảy lỏng hồn toàn, ta đưa Mg vào cách dùng chụp , chụp có đục lỗ khí Ta gạt bớt xỉ bề mặt, sau dùng chụp nhúng Mg vào Giữ chụp vào sát đáy lò giữ yên 10 - 15 giây Sau di chuyển nhẹ sát đáy lị để Mg hịa tan hồn tồn III Kết đánh giá Kết thu : 278,45g => tỉ lệ thu = (278,45/280)*100% = 99,45% Bài TRỢ DUNG I Mục đích, yêu cầu * Loại bỏ tạp phi kim Tạp phi kim tạo trình nấu Al/Mg + N2/CO/H2O => Al2O3.H2 (bọt khí H2 dính vào Al2O3) Ở 660 oC lượng khí hòa tan trạng thái rắn lớn trạng thái lỏng 18.5 lần Giải pháp : + Hạn chế q trình + Khống chế khơng cho khí tiết * Che phủ, bảo vệ, chống thâm nhập khí Tạo bề mặt cách ly + Chất hợp kim hóa : tạo màng oxit bền chắc, đặc biệt MgO cao độ xốp cao + Trợ dung : tạo bề mặt kim loại lớp thụ động tạo lớp oxit phi kim khí bám vào * Biến tính * Yêu cầu trợ dung + Nhiệt độ nấu chảy thấp + Chảy loãng tốt phải đảm bảo dễ cào xỉ + Trợ dung không thấm ướt kim loại thấm ướt tới tạp phi kim ( hấp thụ bề mặt) + Tính hút ẩm thấp + Điều chỉnh khả hòa tan oxit Al2O3 , Mg nấu hợp kim có Mg cao + Trợ dung có CaF2 hấp phụ tốt, criolit Na3AlF6 hịa tan oxit Al tốt + Trợ dung hấp phụ MgO tốt : KCl.MgCl2 CaF2 Tỉ trọng chất trợ dung nhỏ 1.4 lần so với Al lỏng nên lên bề mặt II Thành phần trợ dung, trình thực Thành phần KCl, Na2F có nhiệt độ nóng chảy thấp, góc thấm ướt nhỏ NaCl 805 độ C NaF 992 KCl 772 CaF2 1378 Criolit 935 Cactalit (KCl.MgCl2) 487 Trợ dung thường dùng * Dùng hợp kim Al 50% NaCl 30 - 45% KCl -20 % Criolit * Dùng nấu hợp kim Al (Mg < 1%) : Al - Si - Cu 39% NaCl 30% KCl 6.5% Criolit 4.5% CaF2 * Hợp kim có Al - Mg 80% CaNaLi 20% CaF2 Chất tạo xỉ phải khơ nên sấy trước 200 - 250 độ C Yêu cầu thực + Chất tạo xỉ cho vào xuất kim loại lỏng + Xỉ biến tính : dùng trục nhúng sâu vào kim loại độ bề tăng lên 18% + Khi sục khí , thêm xỉ khơ vào làm nóng 150 - 200 độ C * Lượng dùng trợ dung - 2% Nếu hòa tan oxit bề mặt , dùng khoảng 0.1% để tạo độ dày che phủ khoảng 4mm * Ta có bước thí nghiệm hệ xỉ + - 10% Criolit ( 20g) + 40% KCl ( 80g) + 50% NaCl (100g) Khi lớp xỉ lỏng khoảng 1mm ta cho vào NaF BÀI : NẤU MÁC AL 6063 I MỤC ĐÍCH & YÊU CẦU Yêu cầu nấu thành phần mác Al 6063 sau : Fe Si Mg Ti Cu