96 Chương 7 DỢ KHUÔN, PHÁ LÕI, LÀM SẠCH VẬT ĐÚC VÀ KHUYẾT TẬT VẬT ĐÚC . 7.1 Dỡ khuôn, phá lõi, làm sạch vật đúc khi đúc trong khuôn cát : 7.1.1 Để nguội vật đúc trong khuôn: Sau khi rót kim loại lỏng vào khuôn, kim loại sẽ đông đặc lại tạo thành vật đúc. Lấy vật đúc ra khỏi khuôn gọi là dỡ khuôn. Việc dỡ khuôn chỉ tiến hành sau khi đã để vật đúc nguội tới nhiệt độ nhất đònh. Thời gian làm nguội vật đúc sau khi rót khuôn tùy thuộc vào kích thước, khối lượng, mức độ phức tạp của vật đúc, vật liệu làm khuôn, nhiệt độ kim loại rót vào khuôn…Nếu dỡ khuôn sớm quá, nội lực bên trong vật đúc sẽ lớn và có thể gây ra cong, nứt v.v…Những vật đúc thành mỏng phải để nguội tới < 400 0 C, vật trung bình 500 0 C và vật có thành dày thì < 600 0 C 700 0 C mới dỡ khuôn. Đối với những vật đúc lớn, có những thành dày mỏng khác nhau dễ sinh nứt, cong vênh cần phải có chế độ làm nguội đặc biệt. Những thành dày muốn cho vật đúc nguội đều thì phải đặt gang hoặ sắt nguội ở khuôn, đồng thời khi rót xong phải bới cát khuôn ở chỗ đó ra cho thành dày nguội mau. Những phần khuôn hay lõi cản trở sự co của vật đúc cần làm tơi cát để tránh nứt ở vật đúc. 7.1.2 Dỡ khuôn, phá lõi: Dỡ khuôn, phá lõi, làm sạch vật đúc là những công việc rất nặng nhọc trong xưỡng đúc, nóng, bụi bặm. Do đó nên cơ khí hóa và tự động hóa khâu này. Trong các xưởng đúc nhất là nhà máy hiện đại có các dây chuyền sản xuất đúc. - Các thiết bò dỡ khuôn theo nguyên lý rung, dằn như dùng đòn rung, lưới rung… - Phá lõi khó khăn hơn phá khuôn vì lõi bền hơn khuôn, lõi nằm bên trong vật đúc, trong lõi lại có xương. Phá lõi có thể dùng tay, đục hơi, máy rung hoặc buồng phun nước cao áp… 7.1.3 Làm sạch vật đúc: - Chặt hoặc cắt đậu ngót, hệ thống rót còn nằm lại ở vật đúc, đục ba via và những chỗ gồ ghề ở mặt vật đúc bằng. - Làm sạch cháy cát bám ở bề mặt vật đúc. Dùng các dụng cụ làm sạch gồm có đục, búa, chổi sắt, dùng mỏ cắt bằng khí Axêtylen và xy hoặc hơi xăng và ôxy, mỏ cắt Plasma… để cắt những đậu ngót lớn. Thiết bò làm sạch bề mặt vật đúc như tang quay có những mảnh gang trắng, bi thép; Dùng dòng cát không khí nén, máy mài cố đònh có đường kính đá mài 500 600 mm, máy mài di động có đường kính đá mài 50 100 mm 7.2 Khuyết tật vật đúc được chia làm bảy nhóm: NHÓM 1. Sai hình dáng, kích thước và trọng lượng bao gồm các khuyết tật: Thiếu hụt là vật đúc không đủ. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến khuyết tật này. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 97 - Lượng kim loại rót không đủ. - Độ chảy loãng thấp, nhiệt độ rót thấp. - Kim loại lỏng thoát ra do lắp ráp không kín, kẹp chặt hay đè khuôn thiếu lực. - Hệ thống thoát khí không đạt yêu cầu tạo áp lực trong khuôn tăng lên đến mức kim loại lỏng không điền đầy được. - Kích thướt hệ thống rót nhỏ - Thành vật đúc mỏng. Lệch: Là sự xê dòch tương đối giữa các phần của vật đúc. Có thể đặt mẫu sai; đònh vò lõi không tốt, ráp khuôn thiếu chính xác và kẹp khuôn lỏng. Bavia ( hình 1-82): là phần kim loại thừa ra, nó thường hình thành ở mặt phân khuôn, gối lõi Lồi: là phần nhô lên trên vật đúc do đầm chặt khuôn kém, không đều. Áp suất tónh của kim loại lỏng ép nén lên phần khuôn đầm chặt yếu. Vênh: là sự thay đổi hình dạng, kích thước vật đúc do kết cấu vật đúc không hợp lý, không đảm bảo cứng vững, do mẫu bò cong vênh, do công nghệ rót, làm nguội không hợp lý hoặc do ứng suất bên trong vật đúc khi kết tinh. Sứt: thao tác cơ học khi phá khuôn, cắt hệ thống rót, đậu ngót làm sạch hoặc những va chạm trong vận chuyển làm sứt mẻ vật đúc dẫn đến sai khác hình dạng, thiếu hụt kích thước vật đúc. Sai kích thước, trọng lượng: Sự sai lệch kích thước và trọng lượng là do kích thước mẫu, hộp lõi thiết kế sai, lắp ráp và kiểm tra khuôn không cẩn thận. NHÓM 2. Khuyết tật mặt ngoài: Cháy cát: Do vật liệu khuôn lõi bò cháy dưới tác dụng của nhiệt độ rót kim loại lỏng, bám dính lên bề mặt vật đúc làm giảm độ bóng bề mặt, gây khó khăn cho gia công cắt gọt. Nguyên nhân cháy cát bao gồm: - Độ bền nhiệt của hỗn hợp kém, nhiều tạp chất. - Nhiệt độ rót quá cao. - Hệ thống rót thiếu hợp lý để kim loại tập trung cục bộ quá lớn làm cháy hỗn hợp ở đó. - Lớp sơn khuôn không đảm bảo. Khớp: là hiện tượng không liên tục trên bề mặt vật đúc do sự tiếp giáp các dòng chảy của kim loại. Nguyên nhân có thể là : - Rót thiếu liên tục. - Độ chảy loãng kém, nhiệt độ rót thấp. - Hệ thống rót không hợp lý. Lõm: Là những lổ có hình dạng, kích thước khác nhau làm giảm chiều dày thành vật đúc. Nguyên nhân chính là do khuôn bò bể để lại lượng hỗn hợp chiếm chỗ trong lòng Hình 1-82. Ba via Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 98 khuôn. NHÓM 3. Nứt (hình 1-83): Nứt là khuyết tật tương đối phổ biến và nguy hiểm đối với vật đúc. Nguyên nhân chủ yếu do ứng suất bên trong, do co ngót không đồng đều giữa các vùng khác nhau trong vật đúc cả trong khi kết tinh và làm nguội. Theo nhiệt độ tạo nứt, có hai loại chính: nứt nóng và nứt nguội. - Nứt nóng: sinh ra ở nhiệt độ cao do đó bên mặt vết nứt bò oxy hoá làm cho bề mặt không sạch. Loại nứt này chủ yếu sinh ra khi kết tinh. Nguyên nhân do kim loại bò kìm hãm bởi độ lún của khuôn và lõi kém. Những hợp kim có độ co chiều dài nhỏ ít bò nứt nóng. - Nứt nguội: nứt nguội xảy ra ở nhiệt độ thấp nên bề mặt vết nứt sạch do không bò oxy hoá. Một số biện pháp khắc phục: + Kết cấu vật đúc: thiết kế vật đúc phải đảm bảo chiều dày thành đồng đều hoặc chỉ sai lệch trong phạm vi cho phép. Những chỗ giao nhau phải có góc lượn thích hợp. + Về mặt công nghệ: bảo đảm độ lún của khuôn lõi; Bố trí hệ thống rót hợp lý. Xương lõi khuôn đặt sát bề mặt lõi làm giảm tính lún. NHÓM 4. Lỗ hổng trong vật đúc: - Rỗ khí ( hình 1-84): trong vật đúc tồn tại những không gian dạng cầu nhẵn bóng chứa khí có áp suất với kích thước khác nhau. Đó là rỗ khí. Rỗ khí làm mất khả năng liên tục của kim loại, làm giảm độ bền, độ dẻo của vật đúc. Nếu khí không thoát ra ngoài được sẽ bò dồn nén và phân bố phân tán trong kim loại cho đến khi áp suất khí cân bằng với áp suất kim loại lỏng. Biện pháp khắc phục rỗ khí : nguyên tắc chung là giảm lượng khí sinh ra khi nấu chảy và rót kim loại lỏng vào khuôn, ngăn ngừa không cho nguồn tạo khí tiếp xúc với kim loại lỏng khi rót. Vì vậy, cần phải đảm bảo: + Vật liệu nấu sạch, khô. + Rút ngắn thời gian nấu chảy, nhất là thời gian quá nhiệt. + Hỗn hợp khuôn và lõi phải thông khí tốt. + Đặt đậu hơi hợp lý. + Khử khí trước khi rót bằng cách thổi vào kim loại lỏng những chất khí hoà tan có áp suất riêng nhỏ hơn. Tốt nhất là nấu chảy kim loại trong chân không. - Rỗ co (hình 1-85): Là những phần không Hình 1 - 84 . Rỗ khí Hình 1-85. Rỗ co Hình 1-83 Nứt Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 99 gian nhỏ trong vật đúc không điền đầy kim loại, không chứa khí, hình dạng kích thước khác nhau và không nhẵn bóng như rỗ khí. Tùy theo tính chất của hợp kim đúc và kết cấu của vật đúc mà rỗ co tập trung hoặc phân tán. Nguyên nhân chủ yếu là do kết cấu vật đúc không hợp lý, bố trí hệ thống rót, đậu ngót không đúng nên không đón được hướng đông đặc. NHÓM 5. Lẫn tạp chất: Rỗ xỉ; Rỗ cát (hình 1-86): đó là những lỗ hổng chứa tạp chất như xỉ, cát hoặc các phi kim khác. Nguyên nhân do lọc xỉ không tốt. Không khử hết oxy khi nấu, nhiệt độ rót thấp, độ bền của khuôn kém; hệ thống rót không hợp lý. NHÓM 6. Sai tổ chức: Nhóm này có tổ chức kim loại; hình dạng kích thước và số lượng hạt kim loại không đúng theo yêu cầu. Những phần vật đúc nguội nhanh thì hạt nhỏ, độ cứng lớn khó gia công cắt gọt. Tốc độ nguội không đều, khống chế nguội không hợp lý sẽ gây ra thiên tích về thành phần hóa học và thiên tích tổ chức trong kim loại vật đúc. NHÓM 7. Sai thành phần hóa học và cơ tính: Thành phần hóa học sai với yêu cầu là do mẻ liệu đưa vào tính toán sai. Điều này dẫn đến sai lệch cả lý hóa tính, cơ tính vật đúc. 7.3 Kiểm tra, sửa chữa khuyết tật vật đúc : 7.3.1 Kiểm tra vật đúc: - Kiểm tra khuyết tật bên ngoài vật đúc bằng mắt thường. - Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc như rỗ khí, rỗ xỉ, nứt, lẫn tạp chất…bằng tia X, tia , từ tính, siêu âm v.v… Nguyên lý chung của dùng các tia X, …là lợi dụng tính chất của các tia này có thể xuyên qua được kim loại. Nhưng nếu chùm tia đó gặp các lỗ khí, xỉ, nứt, tạp chất… thì chùm tia sẽ xuyên qua nhiều hoặc ít hơn, vì thế căn cứ vào mứ độ tối sáng trên phim ảnh mà ta có thể xác đònh được khuyết tật và vò trí của nó. Hình 1-86 a) Rỗ xỉ b) Rỗ cát a) b) Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 100 7.3.2 Sửa chữa khuyết tật: Vật đúc bò khuyết tật có thể sửa chữa được hoặc không. - Những chỗ rỗ trên phần không quan trọng thì có thể trát bằng sơn bakêlit, bằng chất hồ gồm dầu và graphit, bằng nhựa matit. - Xốp trong chi tiết làm việc dưới áp lực thủy lực không lớn thì sửa chữa bằng cách nhúng chi tiết vào dung dòch cloruamôn (NH 4 Cl). - Xốp trong vật đúc làm việc dưới áp lực lớn thì sửa chữa bằng cách ép nó trong dung dòch đặc sệt clorua, sau đó trong dung dòch amôniac. - Đôi khi người ta sửa chữa những chỗ thiếu hụt của vật đúc lớn bằng cách rót thêm kim loại lỏng vào những chỗ đó. - Khuyết tật của vật đúc ở những chỗ làm việc chòu tải trọng lớn thì cần sửa chữa bằng hàn hơi hoặc hàn điện. - Nếu chi tiết đúc không đạt về độ cứng hoặc để khử ứng suất thì người ta dùng nhiệt luyện. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh . khi rót kim lo i lỏng vào khuôn, kim lo i sẽ đông đặc l i tạo thành vật đúc. Lấy vật đúc ra kh i khuôn g i là dỡ khuôn. Việc dỡ khuôn chỉ tiến hành sau khi đã để vật đúc ngu i t i nhiệt độ nhất. tán trong kim lo i cho đến khi áp suất khí cân bằng v i áp suất kim lo i lỏng. Biện pháp khắc phục rỗ khí : nguyên tắc chung là giảm lượng khí sinh ra khi nấu chảy và rót kim lo i lỏng vào. Bavia ( hình 1-8 2): là phần kim lo i thừa ra, nó thường hình thành ở mặt phân khuôn, g i l i L i: là phần nhô lên trên vật đúc do đầm chặt khuôn kém, không đều. Áp suất tónh của kim lo i lỏng