Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 25 Cốc rót có máng lọc (H.5.2c): Lọc xỉ nhờ vào bộ phận lới lọc bằng hỗn hợp làm khuôn. Để bảo đảm ngăn chặn xỉ khỏi đi vào khuôn, trớc khi rót ngời ta đậy màng lọc bằng 1 tấm sắt tây. Sau khi đổ đầy kim loại vào cốc rót, các loại xỉ và tạp chất nổi lên trên. Tấm sắt tây bị chảy, kim loại lỏng phía dới chảy qua màng lọc vào khuôn Cốc rót có màng ngăn (H.5.2d): Loại này có màng ngăn nên xỉ và tạp chất phi kim nhẹ nổi lên trên bị màng ngăn cản lại, kim loại sạch qua kẽ hở ở dới chảy vào khuôn. Cốc rót có nút đậy (H.5.2đ): Loại này trớc khi rót kim loại lỏng thì đậy lỗ bằng 1 cái nút làm bằng vật liệu chịu nóng, xỉ nhẹ nổi lên trên, mở nút kim loại sạch ở dới chảy vào khuôn. Ngoài ra còn có cốc rót ly tâm, cốc rót nhiều ngăn. 5.2.2. ống rót ống rót dùng để dẫn kim loại từ phễu đến rãnh lọc xỉ, ống rót có tác dụng lớn đến tốc độ chảy của kim loại lỏng vào khuôn đúc, áp lực của kim loại lên thành khuôn đúc phụ thuộc vào chiều cao ống rót. Nói chung chiều cao của ống rót cao hơn mặt cao nhất của vật đúc trong lòng khuôn một khoảng 100ữ200 mm. ống rót thờng là hình trụ tròn côn 3 P 0 P trên to dới nhỏ (H.5.3a) loại này dể làm khuôn lại bảo đảm dòng kim loại chảy đều vào rãnh lọc xỉ. Nếu ống rót cao quá phải làm ống rót nhiều bậc (H.5.3b) hoặc ống rót hình rắn (H.5.3c) để giảm tốc độ và lực xung kích của dòng kim loại 2 loại này dùng khi đúc nhôm. 5.2.3. Rãnh lọc xỉ H.5.3. Các loại ống rót a b c H.5.2. Các loại cốc rót thờng dùng a / b / d / c / đ Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 26 Rãnh lọc xỉ thờng đợc bố trí nằm ngang, dùng để chặn xỉ đi vào khuôn. Bao giờ nó cũng đợc bố trí trên rãnh dẫn, nhằm tự cho xỉ nhẹ nổi lên trên và ở lại trong rãnh lọc xỉ, còn kim loại sạch theo rãnh dẫn vào khuôn. Rãnh lọc xỉ thờng dùng có tiết diện hình thang (H.5.4a) ít mất nhiệt và dể nổi xỉ, đôi khi dùng loại có tiết diện hình tam giác và bán tròn. Khi đúc những chi tiết quan trọng ngời ta còn dùng các loại rãnh lọc xỉ khác sau đây: - Rãnh lọc x có màng lọc hoặc màng ngăn (H.5.4b): Loại này hay dùng khi làm khuôn trên máy vì phễu rót đơn giản, dùng đúc những vật đúc nhỏ, trung bình bằng gang và kim loại màu. - Rãnh lọc xỉ gấp khúc và nhiều bậc (H.5.4c): Kim loại lỏng lần lợt chảy qua các bậc của rãnh lọc xỉ nhiều bậc rồi vào rãnh dẫn. Rãnh lọc xỉ này giảm vận tốc chảy của kim loại nên khuôn không bị vỡ và xỉ dễ nổi nhng kết cấu của nó phức tạp, khó chế tạo và hao phí nhiều kim loại, nên khi làm khuôn bằng tay không dùng loại này. 5.2.4. Rãnh dẫn Rãnh dẫn dùng để dẫn kim loại lỏng từ rãnh lọc xỉ vào lòng khuôn. Nhiệm vụ của rãnh dẫn là khống chế tốc độ và hớng của dòng kim loại chảy vào khuôn. Hình dáng, vị trí và số lợng của rãnh dẫn có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng vật đúc. Tiết diện ngang của rãnh dẫn thờng là hình thang dẹt ngoài ra còn có hình tam giác, hình bán nguyệt. Ưu điểm của rãnh dẫn hình thang dẹt là: dễ nổi xỉ, dễ cắt rãnh dẫn khỏi vật đúc, giảm khuynh hớng tạo thành xốp co ở chỗ dẫn kim loại vào lòng khuôn. Chiều dài và số lợng rãnh dẫn phụ thuộc vào khối lợng, chiều dày thành và độ phức tạp về hình dáng của vật đúc. Vị trí đặt rãnh dẫn có ảnh hởng lớn đến chất lợng vật đúc, ngời nhận thấy rằng: khi đúc hợp kim có độ co nhỏ mới dùng kiểu dẫn vào phần mỏng nhất của vật đúc (đúc gang xám). Khi đúc vật đúc có thành dày đều và co nhiều, thờng dẫn kim loại vào chỗ dày để vật đúc đông đặc theo một hớng nhất định (đúc thép). Khi đúc những vật đúc có thành dày, mỏng khác nhau phải căn cứ vào yêu cầu kết tinh của vật đúc để quyết định vị trí dẫn kim loại cho phù hợp. Ngoài rãnh dẫn thẳng tiêu chuẩn, ngời ta còn dùng các loại rãnh dẫn sau: a/ Rãnh dẫn nhiều tầng (H.5.5a) H.5.4. Các lo ạ i rãnh l ọ c xỉ a / c / b / Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 27 Loại này có u điểm là kim loại điền đầy khuôn cùng một lúc và vật đúc nguội đều trong khuôn, thích ứng khi đúc các vật đúc cao và to. b/ Rãnh dẫn có khe mỏng (H.5.5b) Loại này vừa có tác dụng dẫn kim loại vừa có tác dụng bổ sung kim loại cho vật đúc. Do đó đảm bảo kim loại điền đầy, vật đúc nguội đều và chặn xỉ tốt (do có rãnh lọc xỉ đứng). Loại này sử dụng khi đúc vật đúc bằng hợp kim nhẹ (nhôm, magiê) có thành mỏng và đợc bố trí ở thành dày của vật đúc. c/ Rãnh dẫn kiểu ma rơi (H.5.5c) Kim loại lỏng từ rãnh lọc xỉ vòng qua nhiều rãnh dẫn đứng rơi vào lòng khuôn. Loại này điền đầy kim loại đồng thời cùng một lúc nên đảm bảo nguội đều kim loại mịn chặt hơn. Loại này thờng dùng khi đúc vật đúc bằng gang hoặc hợp kim đồng lớn và cao. d/ Rãnh dẫn kiểu xifông (H.5.5d) Rãnh dẫn kiểu này dẫn kim loại lỏng vào lòng khuôn bằng cách dâng từ dới lên trên. Loại rãnh dẫn này đảm bảo kim loại chảy êm, từ từ không phá hỏng khuôn. Thờng dùng khi đúc những vật đúc cỡ lớn. 5.3. Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn hợp lý bảo đảm đợc sự điền đầy lòng khuôn đều đặn, tránh đợc những ứng suất bên trong và rỗ co tạo ra trong vật đúc. Muốn vậy, cần theo quy tắc sau: - Đối với vật đúc có khối lợng m < 1,5 tấn và chiều dài l 3m thì nên dẫn kim loại theo 1 phía. Đối với loại lớn hơn nên dẫn vào bộ phận giữa của vật đúc. Đối với các vật đúc phức tạp có chiều dài l > 2m nên dẫn kim loại theo 2 phía bằng các hệ thống rót riêng biệt. - Khi đúc gang nhiều gratit, chiều dày không khác nhau lắm nên dẫn kim loại vào chỗ mỏng nhất nhằm bảo đảm tốc độ nguội ở các chỗ của vật đúc đồng đều. a b c d H.5.5. Các loại rãnh dẫn Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 28 - Đúc gang ít các bon có nhiều chỗ dày nên dẫn kim loại vào chỗ dày làm vật đúc nguội lạnh từ tiết diện bé nhất đến lớn nhất, do đó khử đợc ứng suất bên trong vật đúc. - Vật đúc tròn xoay, cần bố trí rãnh dẫn tiếp tuyến với thành khuôn, đồng thời cần bảo đảm dòng kim loại xoay tròn theo 1 hớng. - Có thể dẫn kim loại vào khuôn từ trên xuống (khi vật đúc thấp, đúc trong 1 hòm khuôn ); từ giữa vào (khi đúc vật trung bình, đúc trong 2 hoặc nhiều hòm khuôn); từ dới lên (đúc vật quan trọng, cao, kim loại màu ). 5.4. Tính hệ thống rót 5.4.1.Tính tổng tiết diện rãnh dẫn Khối lợng kim loại chảy qua các rãnh dẫn bằng khối lợng vật đúc (kể cả hệ thống rót, đậu ngót): F B rd B.v.t. = G Với: F B rd B : tổng thiết diện rãnh dẫn (cmP 2 P ). v : vận tốc kim loại chảy qua hệ thống rót (cm/ s). t : thời gian kim loại chảy qua hệ thống rót (s). : khối lợng riêng của kim loại (g/ cm P 2 P ). G : khối lợng vật đúc (kể cả đậu ngót, hệ thống rót). Ta có : F G vt rd = ( cmP 2 P ) Theo phơng trình Bécnuli trong thuỷ động học thì: vgH p = 2 Trong đó: - hệ số cản thuỷ lực phụ thuộc vào kim loại vật đúc, độ phức tạp của vật đúc, hệ thống rót thờng lấy bằng 0,3 ữ 0,8. g - gia tốc trọng trờng; Hp : chiều cao trung bình tính toán của á p suất (cm). Từ đó: F G gH t rd p = 2 Đối với gang ( = 6,8 g / cm P 2 P ) 2310g. = vì vậy F G tH rd p = 310. . . . Nh vậy, cần thiết tính Hp và t. a/ Tính Hp: Chiều cao tính toán của cột áp suất đợc tính theo công thức: HH P C p = 2 2 Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 29 h - chiều cao của ống rót từ chỗ dẫn kim loại đến mặt thoáng (cm) C - chiều cao của vật đúc (cm) P - chiều cao vật đúc tính từ chỗ dẫn kim loại vào khuôn trở lên (cm). Tuỳ theo sự bố trí hệ thống rót trong khuôn mà ta có công thức tính Hp cụ thể sau: - Khi rãnh dẫn ở mặt phân khuôn (H.5.6a) thì P C = 2 , ta có : HH C p = 8 . - Khi rót từ trên xuống (H.5.6b) thì P = 0, ta có : H B p B = H. - Khi rót từ dới lên (H.5.6c) thì P = C, ta có : HH P H C p == 22 . b/ Tính thời gian kim loại lỏng chảy qua rãnh dẫn t Thời gian kim loại chảy qua rãnh dẫn đợc tính theo công thức kinh nghiệm sau: - Đối với vật đúc bằng gang và thép có thành mỏng, khối lợng m < 450kg. )(sGKt = K : hệ số phụ thuộc chiều dày của thành vật đúc: Chiều dày thành (mm) 2,5 ữ 3,5 3,5 ữ 8 8 ữ 15 K 1,63 1,85 2,2 - Đối với vật đúc lớn chế tạo bằng gang PGKt 2= P : hằng số có giá trị không đổi = 0,62; K : hệ số điều chỉnh Chiều dày thành (mm) 10 11 ữ 20 21 ữ 40 > 40 K 1,0 1,3 1,5 1,7 5.4.2. Tính tiết diện của các bộ phận còn lại của hệ thống rót Diện tích tiết diện các bộ phận còn lại đợc xác định theo tỷ lệ: - Đối với vật đúc bằng thép: F B rd B: FB rLX B: FB ôr B = 1: 1,1: 1,2. - Vật đúc bằng gang xám và hợp kim đồng: F B rd B: FB rLX B: FB ôr B = 1: 1,2: 1,4. H C P H C H P C a b c H.5.6. Sơ đồ tính toán cột áp suất Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 30 - Vật đúc bằng hợp kim nhôm: FB rd B: FB rLX B: FB ôr B = 1: 1,6: 0,9. Sau khi tính toán tiết diện các bộ phận cần chọn các kích thớc theo tiêu chuẩn: - Đờng kính của ống rót phần dới d B D B đợc tính: d F D = 4 . - Đờng kính của ống rót ở gần cốc rót d B r B đợc lấy lớn hơn dB D B: 10ữ15%. 5.5. Đậu ngót, đậu hơi 5.5.1. Đậu hơi Đậu hơi dùng để thoát khí trong lòng khuôn ra ngoài, đôi khi dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc. Có 2 loại đậu hơi: đậu hơi báo hiệu và đậu hơi bổ sung chúng thờng đợc đặt ở vị trí cao nhất của vật đúc. Đậu hơi thờng có dạng hình trụ côn 3-5 P 0 P trên to dới nhỏ, hoặc có tiết diện hình chữ nhật. 5.5.2. Đậu ngót Dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi đông đặc. Thờng dùng khi đúc gang trắng, gang bền cao, thép, hợp kim màu, gang xám thành dày. Đậu ngót phải đợc đặt vào chỗ thành vật đúc tập trung nhiều kim loại vì ở đó kim loại đông đặc chậm nhất và co rút nhiều nhất. Có các loại: a/ Đậu ngót hở Đậu ngót hở là đậu ngót thông với khí trời, áp lực do trọng lợng của gang và áp suất không khí. Loại này bổ sung kim loại tốt, dễ quan sát khi rót. dễ chế tạo; song chiều cao đậu ngót phụ thuộc vào chiều cao hòm khuôn, hao phí kim loại, chất bẩn dễ rơi vào khuôn. b/ Đậu ngót ngầm Đây là loại đậu ngót không thông với khí trời mà nằm trong khuôn đúc để bổ sung kim loại cho vật đúc. Loại này dùng khi không dùng loại hở đợc. Loại này có u điểm là không phụ thuộc vào chiều cao hòm khuôn, ít tốn kim loại, sạch, song khó quan sát, bổ sung kim loại kém. Thờng có các loại đậu ngót ngầm sau: - Đậu ngót có lõi dầu: Lõi dầu đợc nung nóng tạo khí ép vào kim loại lỏng. - Đậu ngót khí ép: Đặt bên đậu ngót một cốc kim loại có đựng CaCO B 3 B. Khi nung nóng CaCO B 3 B phân huỷ tạo khí COB 2 B bay ra ép kim loại lỏng vào khuôn. - Đậu ngót có khí nén ngoài: Đặt 1 ống thổi trong khuôn, đến đậu ngót và qua đó thổi khí nén để gây 1 áp lực cho đậu ngót. Thờng dùng 3 loại trên khi đúc thép. . bảo đảm tốc độ nguội ở các chỗ của vật đúc đồng đều. a b c d H .5. 5. Các loại rãnh dẫn Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 28 - Đúc gang ít các bon có nhiều chỗ dày. c / b / Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 27 Loại này có u điểm là kim loại điền đầy khuôn cùng một lúc và vật đúc nguội đều trong khuôn, thích ứng khi đúc các vật đúc. Giáo trình: công nghệ đúc Trờng đại học bách khoa - 2006 25 Cốc rót có máng lọc (H .5. 2c): Lọc xỉ nhờ vào bộ phận lới lọc bằng hỗn hợp