Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH)

Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH) Nghiên cứu quy trình công nghệ đúc mẫu chảy và thiết kế khuôn đúc mẫu (Đề tài NCKH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ĐÚC MẪU CHẢY VÀ THIẾT KẾ KHN ĐÚC MẪU Mã số: T2013 - 97 Chủ nhiệm đề tài: GV – ThS VÕ XUÂN TIẾN TP HCM, 12/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ĐÚC MẪU CHẢY VÀ THIẾT KẾ KHN ĐÚC MẪU Mã số: T2013 - 97 Chủ nhiệm đề tài:GV – ThS VÕ XUÂN TIẾN TP HCM, 12/2013 Mục lục Trang Mở đầu Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ KỸ THUẬT ĐÚC 1.1 Lịch sử nghề đúc 1.2 Khái niệm trình sản xuất Đúc 1.2.1 Phân loại phương pháp đúc 1.2.1.1 Định nghĩa 1.2.1.2 Phân loại phương pháp đúc 1.2.2 Sự kết tinh kim loại vật đúc khuôn 1.3 Tổ chức kim loại vật đúc 10 1.4 Q trình sản xuất đúc khn cát phận 13 khuôn đúc 20 Chương ĐÚC TRONG KHUÔN MẪU CHẢY (Investment Casting) 2.1 Bản chất đặc điểm phương pháp 2.1.1 Bản chất phương pháp 21 2.1.2 Đặc điểm trình 22 2.1.3 Phạm vi sử dụng 22 2.2 Vật liệu phương pháp chế tạo mẫu 23 2.2.1 Yêu cầu vật liệu chế tạo mẫu 2.2.2 Vật liệu tạo mẫu dễ chảy 23 2.2.3 Vật liệu tạo mẫu khó chảy 24 2.2.4 Vật liệu tạo mẫu hịa tan 25 2.2.5 Các phương pháp chế tạo mẫu 26 2.2.6 Khuôn để chế tạo mẫu 27 2.3 Vật liệu chế tạo khuôn gốm 27 2.3.1 Vật liệu chịu lửa 27 2.3.2 Chất dính 28 2.4 Phương pháp chế tạo khuôn mẫu chảy 30 2.4.1 Chuẩn bị hỗn hợp huyền phù 2.4.2 Chế tạo khuôn 33 2.4.3 Nung khuôn 33 2.5 Làm vật đúc 35 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36 3.1 Gia công khuôn ép mẫu 36 3.2 Đúc mẫu sáp 38 3.3 Thí nghiệm thành phần hỗn hợp huyền phù 39 3.4 Kết luận kiến nghị 43 3.4.1 Kết luận 43 3.4.2 Kiến nghị 43 DANH MỤC BẢNG BIỂU Hình 1.1 Lịch sử sản xuất đúc Hình 1.2 Sản phẩm đúc Hình 1.3 Sản phẩm đúc văn hóa Đơng Sơn Hình 2.1: Sơ đồ chế tạo vật đúc khn mẫu chảy 21 Hình 2.2: Các phương pháp rót kim loại vào vỏ gốm 22 Bảng 2.1 Tính chất số hỗn hợp tạo mẫu 26 Hình 2.3 Các giai đoạn nung khn vỏ gốm 34 Hình 3.1 Hai nửa khn đúc mẫu sáp 38 Hình 3.2 Một nửa khn đúc mẫu sáp 39 Bảng 3.1: Đặc tính vật liệu chịu nóng 40 Hình 3.3 Vỏ gốm sau nung nhiệt độ 900oC 42 Hình 3.4 Các vết nứt bên lòng vỏ gốm 43 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT B.C Before Christ PS PSE PCE Paraphin – Stearin Paraphin-Stearin-Etylxenluloza Paraphin-Serezin-Etylxenluloza TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐƠN VỊ Tp HCM, Ngày 26 tháng 11 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ Đúc mẫu chảy thiết kế khn đúc mẫu - Mã số: T2013 - 97 - Chủ nhiệm: VÕ XUÂN TIẾN - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM - Thời gian thực hiện: 01/2013 – 12/2013 Mục tiêu: Nghiên cứu quy trình đúc mẫu chảy đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp thực với quy mô nhỏ nhằm tạo điều kiện trải nghiệm cho sinh viên học môn Công nghệ Kim loại, phần Công nghệ Đúc Tính sáng tạo: Quy trình đúc mẫu chảy đơn giản, chi phí thấp dựa tảng huyền phù dùng dung dịch thủy tinh lỏng thay dùng dung dịch etylsilicat đắt tiền kết hợp với phương pháp dùng CO2 để làm khô vỏ gốm nhằm rút ngắn thời gian tạo vỏ Kết nghiên cứu: Khuôn đúc mẫu thành phần huyền phù gồm dung dịch thủy tinh lỏng, bentonite bột thạch anh Sản phẩm: Khuôn đúc mẫu thành phần huyền phù gồm dung dịch thủy tinh lỏng, bentonite bột thạch anh Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Có thể ứng dụng để dạy học theo phương pháp trải nghiệm nhằm giúp sinh viên có điều kiện tiếp cận với công nghệ đúc tiên tiến Trưởng Đơn vị (ký, họ tên) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Research investment casting process and design a mould for wax pattern Code number: T2013 - 97 Coordinator: Implementing institution: University of technical Education HCMC Duration: from January 2013 to December 2013 Objective(s): Simple process of investment casting, which is cheap, easy to implement, can be done as an experiment in part of subject Foundry Technology Creativeness and innovativeness: A process of investment casting, which is based on water glass, bentonite and powder of quartz instead of using etylsilicat, which is expensive and not easy to buy Research results: Simple process of investment casting and a mould to make wax pattern Products: The ingredient of slurry and a mould for making wax pattern Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: Result of this research can be done as an experiment to support visual condition to study foundry technology Mở đầu Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ngồi nước: Cơng nghệ đúc mẫu chảy (Investment Casting) ứng dụng rộng rãi công nghiệp nhằm tăng chất lượng độ xác chi tiết Đúc Hiện tại, Việt Nam nhiều công ty chun ngành Đúc thực cơng nghệ Đúc mẫu chảy Tuy nhiên, hầu hết nguyên liệu phải nhập từ nhà cung cấp giải pháp cơng nghệ Đúc mẫu chảy Thơng thường, quy trình cơng nghệ áp dụng đúc mẫu chảy tương tự theo quy trình điển hình: ép đúc mẫu sáp, tạo huyền phù để tạo vỏ gốm với nguyên liệu chủ yếu etyl silicat, nhúng mẫu vào huyền phù, phủ cát hong khô (lặp lặp lại quy trình từ – lần) nhằm tạo vỏ, sau nung chảy sáp, nung vỏ đến nhiệt độ 900oC – 1100oC rót kim loại Tính cấp thiết: Nhằm giúp sinh viên tiếp cận với phương pháp đúc mẫu chảy học môn Công nghệ kim loại, tác giả có ý định thực quy trình phịng thí nghiệm Vật liệu Tuy nhiên, vấn đề thứ đặt nguyên liệu dùng để tạo vỏ gốm etylsilicat đắt khó mua (giá thành thị trường khoảng 82.000 đồng/kg, không bán lẻ, phải mua theo đơn vị thùng phuy 286 kg) Chính vậy, tác giả dùng nguyên liệu thay dung dịch thủy tinh lỏng (natri silicat, Na2O.nSiO2mH2O Na2SiO3) làm nguyên liệu để tạo vỏ dung dịch thủy tinh lỏng mua dễ dàng (vài lít) rẻ (khoảng 20.000 đồng/lít) Vấn đề thứ hai đặt quy trình thường kéo dài phải hong khô dùng etylsilicat, nên tác giả có ý định dùng dung dịch thủy tinh lỏng mục đích nhằm rút ngắn thời gian tạo vỏ hong khô cách sử dụng khí CO khí tiếp xúc với thủy tinh lỏng tạo axit silisic Si(OH)4 dạng gel, tự động đông cứng từ – phút Do vậy, quy trình tạo vỏ thay từ 24 – 48 tiếng ta tiến hành khoảng 60 phút Mục tiêu: Nghiên cứu quy trình tạo vỏ hoàn chỉnh từ ép mẫu sáp, tạo huyền phù, tạo vỏ, hong khô CO2, nung chảy sáp, nung vỏ nguyên liệu thay dung dịch thủy tinh lỏng thay phải dùng etylsilicat Ngồi ra, tác giả cịn nghiên cứu thành phần thích hợp huyền phù tảng dung dịch thủy tinh lỏng kết hợp với vật liệu chịu lửu bột thạch anh, đất sét Bentonite Cách tiếp cận: Bằng cách tiếp cận trực tiếp quy trình đúc mẫu chảy, tác giả thực quy trình đúc mẫu chảy chi tiết bulong vòng, từ bước ép mẫu sáp đến tạo vỏ Phương pháp nghiên cứu: Bằng phương pháp thực nghiệm, tác giả tiến hành thí nghiệm với thành phần huyền phù nhằm đưa tỉ lệ thích hợp chất huyền phù Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: quy trình đúc mẫu chảy (investment casting) chi tiết bu lơng vịng Phạm vi nghiên cứu: đưa tỉ lệ thích hợp dung dịch thủy tinh lỏng vật liệu chịu lửa bột thạch anh bentonite Nội dung nghiên cứu: Quy trình đúc mẫu chảy chi tiết điển hình (bu lơng vòng) thành phần huyền phù tảng dung dịch thủy tinh lỏng Các phương pháp thủy phân chính: � Phương pháp thủy phân riêng biệt - cho chất hòa tan (etylsilicat hòa tan nước kém, hịa tan tốt rượu etyl, acêtơn…) vào thuyết bị thủy phân Thuyết bị thủy phân Thuyết bị thủy phân thùng làm nguội nước có cấu khoấy; Với vai trò chất xúc tác, cho nước axit hóa axit clohidric vào, đảo trộn từ 1–2 phút; � Trong trình đảo trộn , liên tục cho dẫn etylsilicat vào Phản ứng thủy ngan xảy với tỏa nhiệt ( nhiệt độ dung dịch tới 40-50 oC); � Nhiệt độ giảm dần Lúc ngừng đảo trộn, tốt nên đảo trộn dung dịch nguội hoàn toàn; � Sau kết thúc phản ứng thủy ngân cho vật liệu chịu lửa dạng bột vào Huyền phù phải đạt độ nhớt 35-50 s theo đồng hồ đo nhớt B3-4 � Ưu điểm phương pháp bảo đảm tuổi xuân công nghệ hợp huyền phù cao nên sử dụng rộng rãi � Phương pháp kết hợp Đây phương pháp thủy ngân kết hợp với trình chuẩn bị huyền phù � Cho etylsilicat chất hòa tan vào thiết bị thủy phân, đảo trộn 2-3 phút; � Vừa đảo trộn vừa cho bột chịu lửa vào Tiếp tục đải trộn 5-10 phút � Cho nước axit hóa vào tiếp tục đảo trộn Trong phương pháp này, trình thủy phân xảy sau thấm ướt bề mặt hạt bột chịu lửa etylsilicat hịa tan mơi trường phân tán ( rượu chất hòa tan khác ) tạo nên ete phân bố không bề mặt hạt cát Chính q trình thủy phân ( tạo thành hợp chất cao phân tử ) xãy bề mặt hạt cát nên tốc độ thủy phân cao Một số lượng lớn trung tâm tạo mixen chúng với với bề mặt hạt cát làm cho khuôn vỏ có độ bền cao Độ nhớt dung dịch huyền phù phải đạt 30-50s 31 Độ bền vỏ chế tạo theo phương pháp thủy phân kết hợp cao 2-3 lần so với thủy phân riêng biệt tuổi xuân hỗn hợp huyền phù lại thấp � Phương pháp thủy phân hai pha Phương pháp ứng dụng trường hợp etylsilicat chứa đến 30% SiO2 lượng lớn ête đơn Pha đầu thủy phân thực cách cho vào dung dịch lượng nhỏ nước ( tỉ lệ nước: ête = 1:1 theo phân tử gam ) Khi ête đơn chuyển thành eetylsilicat ngưng tụ Nguyên công phải thực 30 ngày trước dùng dung dịch Pha thứ hai ( trình thủy phân ) thực trước chuẩn bị hỗn hợp huyền phù Các tính chất dính thay đổi phụ thuộc vào sản phẩm q trình thủy phân Chất dính phải bám dính vào bề mặt mẫu, phải dẻo nhớt để bền vững trộn với chịu lửa, phải cứng nhanh đạt độ bền cao Những tính chất đạt với tỉ lệ khác etylsilicat, nước chất hịa tan Etylsilicat cơng nghiệp sản xuất chứa 28-42% etylsilicat, nước chất tan có xét đến thành phần gốc etylsilicat Thành phần hỗn hợp huyễn phù phụ thuộc vào cơng dụng chúng, vào hình dạng kích thước mẫu Thường tỉ lệ dung dịch chất dính etylsilicat bột chịu lửa 1:2,2 đến 1:2,6 lớp khuôn 1:2,0 đến 1:2,4 lớp lại Huyền phù sở nước thủy tinh Huyền phù sở nước thủy tinh chế tạo cách khuấy trộn bột chịu lửa nước thủy tinh (tỉ lệ từ 0,85:1,00 đến 1,10:1,00) khoảng thời gian từ 3÷5 phút Thường chế tạo khn mẫu chảy hoàn toàn huyền phù sở nước thủy tinh độ nhẵn bề mặt vật đúc Để tiết kiệm etyl silicat, từ lớp thứ ba trở người ta sử dụng huyền phù sở nước thủy tinh, hai lớp đầu dùng huyền phù etylsilicat Tuy nhiên, độ co nước thủy tinh lớn nhiều so với etyl silicat nên phương pháp nên áp dụng với vật đúc nhỏ dạng vỏ, thân, hộp 32 2.4.2 Chế tạo khuôn a Để tạo khuôn vỏ Nhúng mẫu vào huyền phù để mẫu bao lớp mỏng vừa đủ, rắc cát khơ lên, dùng hóa chất (NH3) hong gió nóng cho lớp vỏ chịu nóng khơ Sau lại nhúng tạo lớp tạo lớp vỏ đủ bền (4÷20 lớp) Tạo khn vỏ rẽ, thời gian khơ tương đơi ngắn (10÷120 phút) b Tạo khn khối Rót hỗn hợp huyền phù vào hộp bao quanh chùm mẫu Rung hút chân không cho bọt khí chờ cho hỗn hợp đơng rắn (12÷24 giờ) c Làm chảy mẫu Mẫu làm chảy nhiều cách: đưa vào nước nóng, thổi khơng khí nóng, hịa tan nước… � Đối với loại hỗn hợp tạo mẫu dể chảy, người ta thường nấu chảy mẫu nước nóng ưu điểm sau: dụng lại 90÷95% chất tạo mẫu, khả nứt khn vỏ xuất hiện… � Đối với loại hỗn hợp tạo mẫu khó chảy, người ta thường làm chảy mẫu cách thổi khơng khí nóng Q trình thường kéo dài độ dẫn nhiệt hỗn hợp; � Mẫu chất hịa tan lấy khỏi khn cách hịa tan nước Để cường hóa q trình hịa tan, đưa nhiệt độ nước lên tới 90÷950C 2.4.3 Nung khn Sau làm chảy mẫu, khn nung tới 900÷11000C nhằm mục đích: � Làm cho chất tạo mẫu cịn sót lại cháy hết � Làm cho sản phẩm thủy phân khơng hồn tồn, nước chất khác có khả sinh khí bay 33 � Thiêu kết phần tử chất dính với vật liệu chịu lửa � Tạo khe nứt tế vi vỏ để làm tăng độ thơng khí khn � Tốc độ nung thời gian nung phụ thuộc vào vật liệu làm khuôn chiều dày khuôn, Nhiệt độ (oC) Thời gian (phút) Hình 2.3 Các giai đoạn nung khn vỏ gốm (Note of Lecture, Dr.Ing.Milan Horáček, PhD Brno University of Technology, p 28) Để tránh ứng suất nhiệt sinh vỏ khn, nhiệt độ lị đưa khn vào tốc độ nung khuôn phải chọn cho thành khuôn lớp đệm nung Tốc độ nung lên chọn khoảng 100÷1500C/h giữ nhiệt độ 900÷1100oC vịng 1÷6 để q trình thiêu kết xảy hồn tồn Tồn chu trình kéo dài khoang 6÷20 Khn cần đệm để tránh kim loại lỏng phá vỡ vỏ khn rót Tuy nhiên, biến đổi thù hình vật liệu đệm kèm theo thay đổi thể tích nên khn bị nứt Vì vậy, tốt nung khn khơng đệm, sau đệm khn cát nóng từ 400÷8000C Đối với vật đúc thành mỏng cách tuốc bin, khuôn thường đệm chất đệm lỏng 34 2.5 LÀM SẠCH VẬT ĐÚC Vật đúc sau làm sơ phương pháp thơng thường làm hồn tồn khỏi vật liệu gốm dung dịch kiềm lỏng Thông thường, người ta sử dụng dung dịch KOH 50% sôi sở phản ứng: 2KOH + SiO2 = K2SiO3 + H2O Sau làm sạch, vật đúc nhiệt luyện để tăng bền làm nhỏ mịn tổ chức 35 Chương 3: Kết nghiên cứu 3.1 Gia công khuôn ép mẫu VERICUT-log * -* * * * Tue Apr 02 23:18:46 2013 * * * * -* *** Processing NC program file C:\Users\INSPIRON\Desktop\thay_tien\cgtpro.tp Tue Apr 02 23:18:49 2013 9499 lines processed *** Finished processing NC program file C:\Users\INSPIRON\Desktop\thay_tien\cgtpro.tp Tue Apr 02 23:18:56 2013 ****************************************************************** ********************************************* Toolpath File : C:\Users\INSPIRON\Desktop\thay_tien\cgtpro.tp Tool Summary ============== Seq Record Tool Description Cutter Height Cutter Stick Out Original Time Air Time -36 8: LOADTL / 2: T2 1652: LOADTL / 3: T3 100 100 100 35.500832 8.0907 % 100 109.026387 31.8289 % =========================================================== ==================================================== Original Total Time: 144.527219 25.9979 % Number of Errors: Number of Warnings: Total cycle time since last rewind: 144.527219 Total air time since last rewind: 37.574109 ****************************************************************** ********************************************* *** Processing NC program file C:\Users\INSPIRON\Desktop\thay_tien\cgtpro.tp Tue Apr 02 23:19:21 2013 9499 lines processed *** Finished processing NC program file C:\Users\INSPIRON\Desktop\thay_tien\cgtpro.tp Tue Apr 02 23:19:42 2013 ****************************************************************** ********************************************* Toolpath File : C:\Users\INSPIRON\Desktop\thay_tien\cgtpro.tp Tool S 37 3.2 Đúc mẫu sáp Tác giả chọn hỗn hợp để đúc mẫu sáp hỗn hợp gồm parafin stearin Về chất, parafin mềm nên dùng 100% parafin để đúc mẫu Mặt khác, stearin giúp cho mẫu có độ cứng phù hợp để dễ dàng vận chuyển, gắn mẫu vào chùm mẫu tạo vỏ gốm bọc bên ngồi mẫu mà khơng bị biến dạng Tuy nhiên qua thí nghiệm mà tác giả tiến hành, tác giả nhận thấy thành phần stearin phối trộn với parafin trình đúc mẫu phải có tỷ lệ phù hợp q nhiều làm cho mẫu bị giòn, dễ nứt q trình nung nóng hỗn hợp để đúc mẫu parafin dễ dàng chảy stearin nên rót hỗn hợp vào khn, stearin cịn đọng lại Thành phần thích hợp để mẫu sáp có tính thích hợp đủ cứng để dễ dàng di chuyển gắn vào chùm mẫu không bị biến dạng trình tạo vỏ parafin 40% – 60% : stearin 60% – 40% Hình 3.1 Hai nửa khn đúc mẫu sáp 38 Hình 3.2 Một nửa khn đúc mẫu sáp 3.3 Thí nghiệm thành phần hỗn hợp huyền phù Thành phần hỗn hợp huyền phù lựa chọn dựa tảng dung dịch thủy tinh lỏng Na2O.nSiO2mH2O, có đặc điểm q trình đóng cứng từ thể lỏng sang thể rắn nhờ vào phản ứng tiếp xúc với khí CO thổi khí CO2 vào hỗn hợp cát – thủy tinh lỏng có phản ứng Na2O.nSiO2mH2O + CO2� Na2CO3+ Si(OH)4 (axit silixic – dạng gel tăng độ nhớt làm hỗn hợp đóng cứng) Ngồi ra, nước thủy tinh đóng cứng qua tác dụng nhiệt (sấy khn) giai đoạn nung nóng vỏ gốm Ngồi thủy tinh lỏng, hỗn hợp huyền phù có thêm bột thạch anh đóng vai trị vật liệu chịu nóng cho vỏ gốm Bột thạch anh giúp cho bề mặt lòng vỏ gốm mịn, tăng chất lượng bề mặt đúc 39 Bảng 3.1: Đặc tính vật liệu chịu nóng Thạch anh Thành phần SiO (99%) Chromit Zircon FeCr O ZrSi O (Mg Cr O ) Olivin Schamotte Mg Si O Al O (40%) (Fe Si O ) SiO Độ cứng Mohs 5,5 7,5 6,5 – Khối lượng riêng g/cm3 2,6 khoảng 4,5 khoảng 4,5 khoảng 3,3 khoảng 2,6 Tính bền nóng (°C) theo DIN 51063 ≥ 1700 ≥ 1800 ≥ 1750 ≥ 1700 ≥ 1700 1500 > 1400 khoảng 1300 0,2 0,6 0,3 Dùng để đúc thép mangan cao Ít dùng Nhiệt độ chảy 1500 1600 (°C) Độ dãn dài tới 600°C (%) Ứng dụng 1,2 Đa 0,4 Dùng để đúc thép 40 Qua thí nghiệm mà tác giả tiến hành cho thấy điều hỗn hợp huyền phù khơng có mặt hai thành phần kể mà nên có thêm thành phần Bentonite Bentonite làm tăng độ cứng vỏ gốm nung vỏ lên nhiệt độ 900 – 1100oC tượng sa mốt hóa (mất nước cấu trúc) Bentonite với chất loại khống vật có dạng hạt nhỏ li ti, hạt sét cực mỏng bề ngang chừng 0,01 – micromet, có nước hạt sét màng nước bao quanh liên kết với giống kính áp sát vào có màng nước xen (bền, trược dịch), khối đất sét – nước lúc vừa dẻo vừa dính Tuy nhiên, Khi sấy nung vỏ gốm, tức làm lớp nước bao quanh hạt, Bentonite co lại bền Nhưng sấy tới nhiệt độ cao từ 550°C đến 700°C Bentonite nước cấu trúc biến chất, khơng cịn khả hút nước trở lại để hóa dẻo dính ta gọi Bentonite bị Schamotte hóa) Do Bentonit nước cấu trúc (bị schamotte hóa) nhiệt độ 550°C – 700°C nên vỏ gốm có sét bentonit có độ cứng cao hơn, chịu dịng chảy kim loại nóng chảy Thành phần thích hợp huyền phù pha chế theo tỷ lệ sau: 10 Na2SiO : – Bột thạch anh : – Bentonite Lưu ý tỷ lệ Na2SiO3 : Bột thạch anh khơng q khơng thể tạo huyền phù, q nhiều huyền phù đặc nên khơng thể nhúng mẫu vào huyền phù Tỷ lệ thích hợp Na2SiO3 : Bột thạch anh 10 : (5 – 8) Quy trình đúc khn vỏ mỏng chi tiết Bu lơng vịng bao gồm bước sau: Đúc mẫu sáp với tỷ lệ 60% Parafin 40% Stearin Kết cho thấy mẫu sáp có độ cứng phù hợp, dễ di chuyển gắn với cốc rót (cũng sáp) mà không bị biến dạng biến mềm Pha huyền phù theo tỷ lệ 10 Na2SiO : (7-6) Bột thạch anh : (1-2) Bentonite Nhúng mẫu vào huyền phù phủ cát: thí nghiệm thực hiện, tác giả sử dụng cát mịn – cát hạt nhỏ cho lớp thứ nhất, lớp thứ hai lớp thứ ba nhằm tạo độ bóng, từ lớp thứ ba đến lớp thứ bảy, tác giả sử dụng cát hạt to nhằm tăng độ thông khí độ cứng cho vỏ gốm Sau phủ cát vỏ cần hong khơ khí CO2 phút nhằm ổn định lớp vỏ để tiến hành tạo lớp vỏ Nung vỏ gốm nhiệt độ 100 – 150oC để làm chảy sáp thu hồi sáp 41 Nung vỏ gốm tiếp tục lên nhiệt độ 900oC – 1100oC để làm cứng vỏ, kết cho thấy vỏ có tiếng kêu gõ vào xuất vết nứt tế vi nhằm làm tăng độ khí rót kim loại Hình 3.3 Vỏ gốm sau nung nhiệt độ 900oC Hình 3.4 Các vết nứt bên lịng vỏ gốm Rót kim loại vào vỏ gốm 42 3.4 Kết luận kiến nghị 3.4.1 Kết luận Qua kết thực nghiệm phịng thí nghiệm cho thấy thành phần mẫu sáp ổn định độ cứng bám dính huyền phù tốt, dễ dàng phủ cát để tạo vỏ Về thành phần huyền phù, người nghiên cứu thử nghiệm nhiều lần kết thành phần huyền phù nêu hợp lý huyền phù có độ sệt hợp lý, sau nhúng mẫu huyền phù bám dính tốt mẫu để tạo điều kiện phủ lớp cát lên nhằm tạo vỏ gốm Quy trình dùng khí CO2 để làm khô lớp hỗn hợp huyền phù cát cần tiến hành đủ thời gian không bị chảy nhão không tạo vỏ làm hư lớp dễ đến vỏ gốm không đủ cứng vững để rót kim loại vào 3.4.2 Kiến nghị Qua thực tế nghiên cứu cho thấy, quy trình làm đúc mẫu chảy dùng khí CO2 để hong khơ lớp vỏ gốm thời gian rút ngắn nhiều so với hong khô nhiệt an tồn độc hại so với việc sử dụng khí NH3 Do áp dụng thị phạm hướng dẫn sinh viên tự tiến hành thực nghiệm nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận với phương pháp đúc tiên tiến nhằm thực tốt mục tiêu đào tạo theo hướng kỹ sư công nghệ nhà trường 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Prof J.S Colton, Lecture notes, (http://www- old.me.gatech.edu/jonathan.colton/me4210/casting.pdf) Nguyễn Hữu Dũng, Các phương pháp đúc đặc biệt, NXB KHKT, 2008 Dr.Ing.Milan Horáček, Lecture notes, PhD Brno University of Technology, CZ Phạm Quang Lộc, Tiến Kỹ thuật Đúc, NXB KHKT, 1977 Roller, Fachkunde fuer giessereitechnische Berufe, Europa Verlag, 2009 44 ... phương pháp đúc - Đúc khuôn cát - Đúc đặc biệt � � � � Đúc khuôn kim loại; Đúc li tâm; Đúc liên tục; Đúc xác: đúc khn vỏ mỏng, đúc mẫu chảy 1.2.2 Sự kết tinh kim loại vật đúc khn Q trình kết tinh... HCM, Ngày 26 tháng 11 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ Đúc mẫu chảy thiết kế khn đúc mẫu - Mã số: T2013 - 97 - Chủ nhiệm: VÕ... chuyên ngành Đúc thực cơng nghệ Đúc mẫu chảy Tuy nhiên, hầu hết nguyên liệu phải nhập từ nhà cung cấp giải pháp công nghệ Đúc mẫu chảy Thơng thường, quy trình cơng nghệ áp dụng đúc mẫu chảy tương