CÔNG NGHỆ đúc TRONG KHUÂN cát

Phần 1: LỜI MỞ ĐẦUCông nghệ đúc đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong việc tạo hình chế tạo các sản phẩm trong các ngành nghề như cơ khí chế tạo, cơ khí oto...,các sản phẩm gi

Phần 1: LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ đúc đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong việc tạo hình chế tạo các sản phẩm trong các ngành nghề như cơ khí chế tạo, cơ khí oto ,các sản phẩm gia dụng hằng ngày.Có thể nói hầu như các sản phẩm trong cơ khí hay các sản phẩm mà ta sử dụng hằng ngày đều được chế tạo bằng phương pháp đúc là chủ yếu.Nhưng để hiểu rõ về đúc thì không phải ai cũng nắm được vì vậy trong phần trình bày dưới đây hi vọng sẽ giúp phần nào cho bạn đọc có thể nắm phần nào về công nghệ đúc mà chú trọng vào đúc rong khuôn cát vì , Khuôn cát được dùng nhiều vì dễ chế tạo, rẻ, vốn đầu tư ít Hơn nữa khuôn cát lại rất vạn năng, có thể dùng để đúc vật nhỏ từ 10 gam cho tới vật lớn có khối lượng hàng trăm tấn, có thể dùng để đúc bất kỳ hợp kim nào như: thép, gan cầu, gang sám, đồng thau, đồng thanh, hợp kim niken, hợp kim nhôm

Phần 2:NỘI DUNG

I/Khái quát chung:

1.1/Định nghĩa:

-Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng phương pháp rót vật liệu ở dạng chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại

-Vật đúc dùng ngay được mà không phải gia công cơ khí gọi là sản phẩm đúc còn vật đúc phải qua gia công cắt gọt độ ngót độ rót để đạt độ chính xác thì gọi là phôi đúc

1.2/Đặc điểm:

-Đúc được mọi vật liệu như gang ,thép,kim loại màu,hợp kim vật liệu phi kim… -Đúc được vật đúc có kết cấu phức tạp

-Đúc được vật đúc có khối lượng lớn mà các phương pháp gia công khác không làm được

-Do quá trình kết tinh từ thể lỏng nên vật đúc dễ bị rỗ khí, rỗ co ,nứt, có lẫn tạp chất

-Vật đúc có độ chính xác về kích thước ,độ bóng,độ nhám thấp

-Vật đúc sau khi đúc phải tiến hành gia công cắt gọt đậu ngót,đậu rót nên tiêu hao nhiều nguyên liệu.Lượng dư gia công lớn

-Chỉ phù hợp với sản xuất nhỏ lẽ

1.3/Phân loại:

-Phân loại theo khuôn đúc: Đúc trong khuôn cát,đúc trong khuôn kim loại

-Phân loại theo cách làm khuôn: đúc trong khuôn cát tươi,đúc trong khuôn cát khô,đúc mẫu chảy,đúc mẫu cháy,đúc trong khuôn vỏ mỏng…

-Phân loại theo cách rót kim loại:đúc áp lực ,đúc ly tâm,đúc ép…

Trong phần tìm hiểu dưới đây ta sẽ trình bày đúc trong khuôn cát,để tìm hiểu rõ hơn về phương pháp đúc này

II/ĐÚC TRONG KHUÔN CÁT:

2.1/Khái niệm:

-Đúc trong khuôn cát là phương pháp đúc mà sử dụng khuôn làm bằng cát

để đúc.Khuôn cát là khuôn chỉ sử đụng được một lần (Chỉ rót kim loại lỏng vào khuôn một lần ,sau đó để nguội và lấy vật đúc ra khỏi khuôn bằng cách phá khuôn)

-Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ bóng bề mặt kém,lượng dư gia công lớn,độ chính xác thấp.Nhưng khuôn cát có thể đúc vật đúc có hình dáng phức tạp

và rất lớn

2.2/Tổng quan qui trình công nghệ đúc trong khuôn cát:

-Bộ phận kỹ thuật căn cứ theo bản vẽ chi tiết, lập ra bản vẽ vật đúc, trong đó có mặt phân khuôn, lõi, độ dốc đúc, lượng dư gia công cơ khí, dung sai, độ co ngót của kim loại khi đông đặc,…

-Bộ mẫu là một số các mẫu khác nhau như: tấm mẫu, mẫu hệ thống rót, đậu ngót Trong đó mẩu đúc và lõi là hai bộ phận chủ yếu Mẫu đúc dùng để chế tạo lòng khuôn đúc trong hỗn hợp làm khuôn, hợp lõi dùng để làm lõi nếu có Mẫu, hộp lõi thường do xưởng mộc sản xuất

-Khuôn, mẫu, hộp lõi thường làm thành hai nửa lắp lại với nhau bằng các chốt định vị

-Khuôn đúc và lõi thường phải sấy khô để tăng cơ tính và khả năng thông khí

-Bộ phận nấu chảy kim loại phải phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm khuôn Lắp ráp khuôn để tiến hành rót kim loại lỏng vào cho kịp lúc

-Sau khi kim loại đông đặc, vật đúc được hình thành trong khuôn, tiến hành phá lõi, kiểm tra vật đúng bằng thủ công hoặc bằng máy

-Kiểm tra lại khâu cuối cùng, gồm kiểm tra hình dáng và kích thước, chất lượng bên trong vật đúc

2.3/Công nghệ chế tạo mẫu và hộp lõi:

a/Bộ mẫu bao gồm:

-Mẫu để tạo lòng khuôn

-Mẫu của hệ thống đậu rót,đậu hơi

-Tấm mẫu để làm khuôn

b/Yêu cầu:

-Bền ,không thấm nước, không co giãn

-Có độ bóng,độ chính xác cao

-Làm mẫu được nhiều lần

-dễ gia công

c/Vật liệu làm mẫu và hộp lõi:

-Gỗ (chủ yếu)

-Kim loại:hợp kim nhôm đúc (hợp kim silumin,gang, thép ,đồng)

-Nhựa

-Làm bằng thạch cao

-Ximăng

2.4/Vật liệu làm khuôn và lõi:

a/Yêu cầu:

vật liệu làm khuôn phải thỏa mãn được các yêu cầu sau:

-Độ bền : là khả năng chịu được tác dụng của ngoại lực mà khuôn và lõi đúc

không bị phá hủy nên hạt cát phải nhỏ hàm lượng đất sét cộng chất kết dính cao và

độ dầm chặt phải phù hợp

-Tính dẻo:là khả năng tạo thành lòng khuôn khi lấy mẫu ra khỏi khuôn,tính dẻo sẽ

tăng khi tăng hàm lượng nước (đến 8%),thành phần đất sét và chất kết dính tăng

-Tính lún (co bóp): là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi có ngoại lực tác

dụng ,tính lún tốt sẽ tạo điều kiện tốt cho kim loại đông đặc và nguội ,giúp vật đúc không bị cong vênh

-Tính thông khí: là khả năng thoát khi ra ngoài thông qua hỗn hợp tranh gây hiện

tượng rỗ khí trong vật đúc

-Tính bền nhiệt:là khả năng làm việc ở nhiệt độ cao mà không bị nóng chảy

không bị biến dạng Giúp đảm bảo được hình dáng và kích thước vật đúc

-Độ ẩm:lượng nước có trong hỗn hợp không được quá cao ≤8% để có được độ dẻo

và độ bền cần thiết

-Tính bền lâu:là khả năng sử dụng lại hỗn hợp nhiều lần mà tính chất của hỗn hợp

vẫn không bị thay đổi,vẫn đảm bảo được yêu cầu kĩ thuật

b/Vật liệu làm khuôn và lõi:

-Cát: có thành phần chủ yếu là SiO 2 (thạch anh),cát được sử dụng là cát núi hoặc

cát sông.Cát sông hạt tròn đều,cát núi hạt sắc cạnh.Kích thước vật đúc càng lớn thì

độ hạt càng lớn.Kích thước hạt cát đước xác định qua dụng cụ rây có các lỗ rây

-Đất sét: thành phần chủ yếu là Cao lanh, Al2O3.2 SiO2 2H2O,có đặc tính là dẻo ,dính khi có lượng nước thích hợp.Khi bị nung nóng độ bền tăng nhưng giòn dễ vỡ,không bị cháy khi rót kim loại có nhiệt độn cao vào

-Chất kết dính: dùng các loại dầu thưc vật khoáng vật,nước đường, ,rỉ mật nước

bã giấy (kiềm sunfat), nước thủy tinh Những chất này cho vào hỗn hợp để tăng tính dẻo của hỗn hợp

+Khi trộn vào hỗn hợp phải phân bố đều

+Không làm dính hỗn hợp làm khuôn vào khuôn mẫu cũng như hộp lõi sẽ làm hư hỏng khuôn

+Khô nhanh khi sấy nóng và không sinh nhiều khí khi rót kim loại

- Các chất phụ: được bổ sung vào hỗn hợp để tăng tính lún, thông khí ,làm nhẵn

bóng bề mặt vật đúc các chất phụ thường dùng

+ Để tăng tính lún, thông khí thường cho them mun cưa,rơm vụn,phân trâu bò khô, bột than…

+ Để tăng tính nhẵn bóng bề mặt:thường dùng sươn khuôn có thể là bột than,bột graphit,bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét.Sau khi lấy vật mẫu và hộp lõi ra khỏi khuôn ta tiến hành sơn một lớp sơn mỏng lên bề mặt khuôn sau đó sấy khô để vật sau khi đúc có được độ nhẵn bóng cao

c/Hỗn hợp làm khuôn :

Hỗn hợp làm khuôn có hai loại cát là cát áo và cát đệm

-Cát áo: lớp cát áo có kich thước nhỏ mịn,được lấy qua rây có kích thước lỗ rây

nhỏ và được rắc một lớp mỏng đều lên vật mẫu mục đích để sau khi lấy vật mẫu ra khỏi khuôn ta có độ nhẵn bóng bề mặt khuôn cao,làm vật đúc có độ nhẵn bóng bề mặt cao

-Cát đệm: lớp cát đệm có kích thước lớn hơn lớp cát áo dùng để điền đầy phân

khuôn còn lại, lớp cát này thì không tiếp xúc trực tiếp với vật mẫu

2.5/Qúa trình công nghệ đúc trong khuôn cát:

Sau khi chuẫn bị được vật mẫu và hộp lõi,khuôn đậu rót đậu hơi,vật liệu làm khuôn,kim loại rót ta tiến hành đúc vật như sau:

-Bước 1:Đặt một nửa hòm khuôn lên một bề mặt phẳng sau đó đặt vật mẫu vào như hình

-Bước 2: rắc một lớp cát áo mỏng ,đều lên bề mặt vật mẫu

-Bước 3: tiếp tục rắc thêm cát đệm cho đến khi điền đầy hòm khuôn ta tiến hành dùng chày đằm thật chặt , sau đó tiếp tục cho thêm cát đệm vào và đằm chặt sau đó dùng thước phẳng gạt bỏ phần thừa trên mặt khuôn để có được mặt phẳng của khuôn

-Bước 5:đặt nủa hòm khuôn trên nên nửa hòm khuôn dưới dùng chốt định vị ,định

vị 2 nửa hòm khuôn lại

-Bước 6: đặt khuôn đậu rót đậu hơi vào để định vị Định vị hệ thống cấp kim loại loại (hệ thống rót, đậu ngót) và thoát khí (đậu hơi)

-Bước7:tiếp tục rắc một lớp cát áo mỏng ,đều lên bề mặt còn lại của vật mẫu

-Bước8: tiếp tục rắc thêm cát đệm cho đến khi điền đầy hòm khuôn ta tiến hành dùng chày đằm thật chặt.Tạo rãnh xung quanh lỗ rót và lỗ thông hơi để rút ống rót

và ống thông hơi được dễ dàng.chú ý là ta phải xăm các lỗ nhổ trên mặt hòm khuôn để tạo điều kiện thông hơi được để dễ dàng

-Bước 9: tháo chốt định vị lấy nửa hòm khuôn trên ra và tiến hành tạo rãnh để dẫn kim loại lỏng từ lỗ rót vào khuôn

-Bước10: rút vật mẫu ra khỏi hòm khuôn

-Bước11: ráp hai nửa hòm khuôn lại,và dùng chốt định vị ,định vị hai nữa hòm khuôn lại

-Bước12: rót kim loại lỏng sau khi nung nóng chảy vào khuôn tại lỗ rót chú ý rót từ từ để kim loại không chảy ra ngoài và không tạo rỗ khí

-Bước13:đợi kim loại nguội sau đó tháo chốt định vị phá khuôn và lấy vật ra tiếp tục để nguội

-Bước cuối cùng:đem sản phẩm sau khi đúc đi gia công đậu ngót ,đậu rót,lượng dư gia công

để có được sẳn phẩm như mong muốn đạt yêu cầu kĩ thuật

III/Các dạng khuyết tật của vật đúc:

Vật đúc sau khi đúc thường hay bị các khuyết tật thì khuyết tất vật đúc chia làm các nhóm

3.1/ NhómI: sai hình dáng kích thước và trọng lượng

-Thiếu hụt:hình dạng vật đúc không đầy đủ do Kim loại lỏng chảy ra khi tháo khuôn ,lượng kim loại rót vào không đủ,kích thước hệ thống rót nhỏ,thành vật đúc lỏng

-Lệch:là sự xê dịch tương đối giữa các phân tử vật đúc có thể do đặt mẫu sai,định

vị mẫu không tốt ráp khuôn thiếu chính xác định vị lỏng

-Bavia: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 đằm khuôn không chặt,không đều

-Vênh:là sự thay đổi hình dạng,kích thước vật đúc do kết cấu vật đúc không hợp lí,không đảm bảo cứng vững,do mẫu bị cong cênh

-Sứt: thao tác cơ học khi phá khuôn,các hệ thống rót,đậu ngót làm sạch nhưng va chạm trong vận chuyển gây sứt mẻ vật phẩm

3.2/Nhóm II:Khuyết tật mặt ngoài

-Khớp:là hiện tượng không liên tục trên bề mặt vật đúc do rót thiếu lien tục,độ chảy loảng kém nhiệt độ rót không thích hợp,hệ thống rót không hợp lí

-Cháy cát:vật liệu lam khuôn bị cháy do nhiệt độ quá cao hoặc do vật liệu làm khuôn không đạt yêu cầu

-Lõm:là những chỗ có hình dạng và kích thước khác nhau lam giảm chiều dày thành vật đúc do khuôn bị vỡ để lại hỗn hợp trong long khuôn

3.3/NhómIII: Nứt

Khuyết tật tương đối phổ biến và nguy hiểm cho vật đúc chủ yếu là do ứng xuất bên trong khi vật đúc đang còn nóng mà tiếp xúc với nguồn lạnh đột ngột sẽ gây ứng xuất lam nút vật

3.4/NhómIV:Lỗ hổng trong vật đúc

-Rỗ khí:trong vật đúc tồn tại những không gian dạng hình cầu nhẵn bóng có chứa khí với kích thước khác nhau gọi là rỗ khí,rỗ khí làm mất khả năng liên tục của vật đúc làm giảm độ bền độ dẻo của vật đúc

-Rỗ co:Những phần không gian nhỏ trong vật đúc không chứa khí có hình dạng khác nhau không nhẵn bóng như rỗ khí

3.5/Nhóm V:Lẫn tạp chất

đó là những phân kim loại có chứa lẫn các tạp chất như cát ,xỉ, phi kim khác… nguyên nhân chủ yếu là do lọc xỉ không tốt,không khử hết oxy khi nấu

3.6/Nhóm VI:Sai tổ chức

tổ chức cảu kim loại như hình dáng ,kích thước số lượng hạt kim loại không đúng theo yêu cầu

3.7/Nhóm VII:Sai thành phần hóa học và cơ tính