Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta hiện nay ngành công nghiệp nặng nói chung và công nghệ đúc nói riêng đóng góp một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước. Hiện nay nhu cầu thị trường cho sản phẩm công nghệ đúc là rất lớn. Tại Việt Nam trong những năm gần đây công nghệ đúc đang phát triển và ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế. Nghành công nghệ đúc là nghành 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 như khuôn mẫu. Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại. Công nghệ đúc chia thành 2 loại chính là: Đúc thông thường và đúc đặc biệt.
Trang 1MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI MỞ ĐẦU 3
I KHÁI QUÁT CHUNG 4
1 Thực chất 4
2 Đặc điểm 4
3 Công dụng 5
4 Sơ đồ quá trình đúc 5
5 Phân loại kỹ thuật đúc 6
7 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc 12
II ĐẶC ĐIỂM SỬ DỤNG NGUYÊN NHIÊN VẬT LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 13
1.Các loại vật liệu làm khuôn và lõi 13
2 Hỗn hợp làm khuôn và lõi 16
3 Vật liệu làm bộ mẫu và hộp lõi 17
4 Vấn đề nhiên liệu và năng lượng trong công nghệ đúc kim loại 18
III CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH NẤU ĐÚC 20
1.Đặc điểm của công nghệ nấu đúc hiện tại 20
2.Các tác nhân gây ô nhiễm chính 20
3 Phương án giải quyết ô nhiễm môi trường 21
3.1.Xử lý bụi trong thiết bị xiclon 22
3.2 Xử lý khí bụi trong thiết bị ẩm 22
3.3 Buồng lắng bụi 22
3.4 Lọc bụi túi vải 22
3.5 Lọc bụi kiểu sủi bọt 23
3.6 Lọc bụi tĩnh điện 23
3.7 Xử lý khí độc hại trong khí thải 23
4 Các giải pháp xử lý thực tiễn 25
KẾT LUẬN 26
NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 1
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta hiện nay ngành công nghiệp nặng nói chung và công nghệ đúc nói riêng đóng góp một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước Hiện nay nhu cầu thị trường cho sản phẩm công nghệ đúc là rất lớn Tại Việt Nam trong những năm gần đây công nghệ đúc đang phát triển và ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế.
Nghành công nghệ đúc là nghành 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 như khuôn mẫu Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại Công nghệ đúc chia thành 2 loại chính là: Đúc thông thường và đúc đặc biệt.
Ngành công nghệ đúc có rất nhiều vấn đề đòi hỏi người kĩ sư tương lai phải học tập nghiên cứu để nắm bắt những yêu cầu cơ bản nhằm phục vụ cho học tập cũng như công tác phục vụ cho đất nước sau này Nhờ có môn các quá trình sản xuất cơ bản đã giúp cho chúng ta hiểu hơn về các quá trình sản xuất cơ bản nhất của nghành công nghệ này Bên cạnh đó nó cũng nêu ra được những chất thải đặc trưng của nghành công nghệ đúc qua từng giai đoạn sản xuất để mọi người có thể tìm ra các phương pháp giải quyết kịp thời các chất thải nguy hại đó.
Dưới đây là bài tiểu luận tìm hiểu thêm về “NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐÚC VÀ CÁC CHẤT THẢI ĐẶC TRƯNG KÈM THEO” của nhóm 5 Trong quá trình tìm hiểu và viết bài tiểu luận của nhóm có những thiếu sót Nhóm em mong được thầy góp ý và sửa chữa!
NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 3
Trang 4I KHÁI QUÁT CHUNG
1 Thực chất
Đúc là phương pháp chế tạo sản phẩm bằng cách nấu chảy kim loại, rót kim loại lỏng vào khuôn có hình dạng nhất định, sau khi kim loại hóa rắn trong khuôn ta thu được vật đúc có hình dáng giống như lòng khuôn đúc Nếu vật phẩm đúc đưa ra dung ngay gọi
là chi tiết đúc, còn nếu vật phẩm đúc phải gia công áp lực hay cắt gọt để nâng cao cơ tính,
độ chính xác kích thước và độ bong bề mặt gọi là phôi đúc
Công nghệ đúc có nhưng phương pháp sau: đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc dưới áp lực, đúc li tâm, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục… nhưng phổ biến nhất là đúc trong khuôn cát
2 Đặc điểm
Công nghệ gia công kim loại nói chung và công nghệ đúc nói riêng đều có những
ưu điểm song song với những nhược điểm Để hiểu rõ công nghệ đúc ta cần hiểu được các đặc điểm chung của công nghệ này:
− Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc
− Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năng suất tương đối cao
− Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa
• Nhược điểm:
− Độ chính xác vật đíc theo phương pháp cổ điển về hình dạng, kích thước, độ bóng thường không cao
− Tốn kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi
− Dễ gây ra những khuyết tật như: thiếu hụt, rỗ khí, cháy cát…
− Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc khó khăn, đòi hỏi thiết bị hiện đại và tương đối đắt tiền Bên cạnh đó công nghệ này lại dễ bị khuyết tật bên trong vật đúc (thiếu hụt, rỗ khí), đây là nguyên nhân dẫn tới tỷ lệ phế phẩm cao
Trang 53 Công dụng
Sản xuất đúc được phát triển rất mạnh và được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp khôi lượng vật đúc trung bình chếm khoảng 40-80% tổng khối lượng của máy móc Trong ngành cơ khí khối lượng vật đúc chiếm đến 90% mà giá thành chỉ
chiếm 20- 25%.
4 Sơ đồ quá trình đúc
Thao là lõi có hình dạng bên trong của khuôn đúc (Thao + Khuôn = khuôn đúc)
Hỗn hợp làm khuôn và thao bao gồm:
Chế tạo bộ mẫu
Chế tạo hỗn hợp làm thao
Làm khuôn
Sấy khuôn
Dỡ khuôn lấy vật đúc
Nấu chảy kim loại
Rót
Lắp khuôn và thao
Tháo thao khỏi vật đúc
Làm sạch vật đúc
Kiểm tra Sấy thao Làm thao (lõi)
Trang 6trong hỗn hợp không làm tăng độ xốp, độ lún và khả năng thoát khí.
o Chất sơn khuôn: có thể dung bột graphit, bột than, nước thủy tinh, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét, sơn lên bề mặt khuôn, than để tăng
độ bong, tính chịu nhiệt
Hỗn hợp chế tạo khuôn chìa làm 2 loại:
• Cát áo để phủ sát mẫu khi làm khuôn nên phải có độ bền, độ dẻo cao và bền nhiệt (vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng) thường làm bằng vật làm bằng vật liệu mới và chiếm khoảng 10-15% lượng cát làm khuôn
• Cát đệm dùng đề đệm cho phần khuôn còn lại nhằm làm tăng độ bền của khuôn Tuy không yêu cầu cao như cát áo nhưng phải có tính thông khí mạnh
Tỷ lệ vật liệu trong hỗn hợp làm khuôn tùy thuộc loại vật liệu và trọng lượng vật đúc nhưng nói chung cát chiếm khoảng 70-80; sét chiếm khoảng 8-20%
5 Phân loại kỹ thuật đúc
Kỹ thuật đúc được phân loại theo sơ đồ sau:
Đúc trong khuôn cát là công nghệ đúc cổ xưa đúc thông thường được thực hiện với các khuôn cát
Đúc đặc biệt là phương pháp khác đúc thôn thường đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình đúc vật
*Công nghệ đúc khuôn cát tươi
Đúc trong khuôn cát
Đúc trong khuôn
vỏ mỏng
Kỹ thuật đúc
Đúc đặc biệt
Đúc li tâm
Đúc trong
hòm khuôn
Đúc trong nền xưởng
Đúc bằng dưỡng gạt
Khuôn kim loại
Đúc áp lực
Đúc trong khuôn mẫu cháy
Đúc liên tục
Trang 7Có lẽ khuôn cát tươi được dùng đàu tiên trong công nghệ khuôn cát Vật liệu để làm khuôn là cát sét nước Khuôn cát tươi có đặc điểm dễ sử dụng, bề mặt vật đúc sẽ mịn nếu cỡ hạt cát áo nhỏ Nhưng
do trong quá trình làm khuôn cần phải đánh động mẫu để thoát mẫu, nên sản phẩm đúc sẽ có độ dôi gia công lớn Đặc biệt dây chuyền khuôn tươi đã được tự động hoá như dây chuyền DISAMATIC tại Công ty
cơ khí Đông Anh – hoàn toàn tự động.
*Công nghệ khuôn khô
Trong công nghệ khuôn khô thì nếu như khuôn tươi được đem sấy trong lò sấy khoảng 5h trước khi rót cũng được gọi là một loại khuôn khô.
Ở đây xin giới thiệu với các bạn công nghệ khuôn cát nước thuỷ tinh đóng rắn bằng khí cácboníc Nước thuỷ tinh hay còn gọi là dung dịch silicat natri được trộn vào cát rồi đem giã khuôn Sau khi khuôn
đã giã xong thì xịt khí cácboníc để khuôn rắn lại Đó là do phản ứng hoá học giữa silicat natri và khí cácboníc và nước (phản ứng giữa kiềm và axit) Công nghệ khuôn cát nước thuỷ tinh dễ làm, dễ sử dụng, sản phẩm có độ dôi gia công ít hơn, khuôn rắn chắc đã được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các công ty đúc trên toàn quốc Chỉ có nhược điểm là vấn đề tái sinh cát là phải lưu ý.
*Công nghệ khuôn mẫu cháy
Đây là công nghệ thuộc vào hàng mới hơn so với phương pháp truyền thống Để đúc 1 sản phẩm, chúng ta cần chế tạo sản phảm đó bằng polyesteron, sau đó cho vào khuôn và đổ cát khô vào, kết hợp với việc hút chân không, khuôn sẽ cứng vững Khi rót kim loại vào khuôn, mẫu Polyesteron sẽ cháy
và kim loại lỏng điền đầy khuôn (Có thể dẽ dàng tham khảo thực tế tại nhà máy Cơ Khí Hà Nội, Viện Công Nghệ 25 Vũ Ngọc Phan)
*Công nghệ khuôn cát nhựa
Đây là công nghệ mới với cát đã được nhà máy sử lý bao bọc 1 lớp nhựa Khi sản xuất đem trộn cát với axit formaldehit, sẽ được khuôn cát nhựa đóng rắn nguội, hoặc khuôn cát đem nung nóng sẽ được khuôn cát nhựa đóng rắn nóng.
*Công nghệ Furan
Đây là dây chuyền công nghệ mà các công ty Nhật bản ưa chuộng vì cát sẽ được trộn với nhựa Furan và axit, khuôn sẽ đóng rắn rất tốt, sản phẩm có độ nhẵn bóng bề mặt nhưng vấn đè khó khăn là ô nhiễm môi trường làm việc vì mùi nhựa Furan rất độc Trên đây là một số phương pháp đúc khuôn cát tương đối phổ biến Bên cạnh đó không thể liệt kê các phương pháp có tính chất đặc biệt mà đã được nghiên cứu và ứng dụng, sẽ giới thiệu với các bạn trong những bài viết sau:
Quá trình đúc khuôn cát – sét (bằng tay):
1 Lắp nửa hòm khuôn.
2 Tạo lớp vát áo để dễ thu hút mẫu.
NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 7
Trang 83 Tạo lớp cát đệm xung quanh mẫu (đây lớp hỗn hợp làm khuôn với cát có độ mịn cao để dễ in hình vật đúc).
4 Đầm cát
5 Gạt bỏ phần cát thừa.
6 Lật khuôn.
7 Ráp nửa khuôn còn lại.
8 Định vị hệ thống cấp kim loại lỏng (hệ thống rót, đậu ngót) và thoát khí (đậu hơi).
9 Khuôn sau khi thực hiện lại các bước từ 2 – 5.
10 Tạo rãnh mẫu.
11 Rút mẫu.
12 Ráp 2 nửa khuôn.
13 Rót kim loại lỏng vào khuôn.
14 Tháo dỡ khuôn được vật đúc.
*Công nghệ khuôn vỏ mỏng
Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát đặc biệt, có chiều dày thành khuôn mỏng 6 - 8 mm Thường được chế tạo từ hỗn hợp 4 - 6% bột thạch anh, trộn với Punvebakelit (là hỗn hợp của Phenol và Uetropin) Ở nhiệt độ cao (200 - 250oC, các phân
tử Fenol chảy ra, dính kết các hạt cát với nhau và hoá cứng tạo nên độ bền cao cho khuôn
- Không cần hệ thống rót lớn như đối với khuôn cát, giảm được hao phí kimloại;
- Khuôn truyền nhiệt kém nên vật đúc không bị biến trắng;
- Quá trình dỡ khuôn, làm sạch vật đúc đơn giản;
- Quá trình đúc dễ cơ khí hoá và tự động hoá;
- Chu trình làm khuôn dài, giá thành khuôn cao, chỉ phù hợp với sản xuất hàng loạt lớn
* Công nghệ đúc trong khuôn kim loại
Đúc bằng khuôn kim loại thực chất là việc điền đầy kim loại lỏng vào khuôn được chế tạo bằng kim loại Do khuôn kim loại có tính chất cơ lý cao, khác với vật liệu làm khuôn cát nên có những ưu điểm sau:
− Tốc độ kết tinh của hợp kim nhanh nhờ khả năng trao đổi nhiệt của hợp kim lỏng với thành khuôn kim loại, do đó cơ tính của vật đúc cao hơn;
− Độ bóng bề mặt, độ chính xác của lòng khuôn cao tạo nên chất lượng vật đúc tốt;
− Tuổi thọ khuôn kim loại cao;
− Do tiết kiệm được thời gian làm khuôn, tạo năng suất cao, hạ giá thành sản phẩm.Một số nhược điểm của phương pháp đúc trong khuôn kim loại là:
Trang 9− Khuôn kim loại không đúc được các vật đúc có hình dáng quá phức tạp,thành mỏng và khối lượng lớn;
− Khuôn kim loại không có tính lún và không có khả năng thoát khí Điều này sẽ gây khó khăn cho công nghệ đúc;
− Giá thành chế tạo khuôn cao
Phương pháp đúc trong khuôn kim loại áp dụng thích hợp trong sản xuất hang loạt với vật đúc đơn giản, trọng lượng vật đúc nhỏ đến trung bình, dưới 2 tấn/vật đúc
6 Quy trình đúc cơ bản
Một quy trình đúc cơ bản có thể được thực hiện theo sơ đồ sau:
NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 9
Làm sạch vật đúc
Kiểm tra chất lượng
Trang 10Trong đó một quy trình quan trọng không thể bỏ qua là làm khuôn.
Dưới đây là hình ảnh của một khuôn đúc bằng cát:
Trang 111-Hòm khuôn trên 5-Xương khuôn 9-Hòm khuôn dưới
2-Chốt định vị 6-Lòng khuôn 10-Hệ thống rót
3-Mặt phân khuôn 7-Lõi 11-Đậu hơi (đậu ngót)
4-Cát khuôn 8-Rãnh thoát khí
Muốn đúc một chi tiết, trước hết phải vẽ một bản vẽ vật đúc dựa trên bản vẽ chi tiết
có, tính đến độ ngót của vật liệu và lượng dư gia công cơ khí, căn cứ theo bản vẽ vật đúc,
bộ phận xưởng mộc mẫu chế tạo ra mẫu và hộp lõi
−Mẫu tạo ra lòng khuôn 6 -có hình dạng bên ngoài của vật đúc Lõi 7 được chế tạo từ hộp lõi có hình dáng giống hình dạng bên trong của vật đúc Lắp lõi vào khuôn và lắp ráp khuôn ta được một khuôn đúc
−Để dẫn kim loại lỏng vào khuôn ta phải chế tạo hệ thống rót 10 Rót kim loại lỏng qua hệ thống này, sau khi kim loại hóa rắn, nguội đem phá khuôn ta được vật đúc
−Lòng khuôn 6 phù hợp với hình dáng vật đúc, kim loại lỏng được rót vào khuôn qua hệ thong rót Bộ phận 11 để dẫn hơi từ lòng khuôn ra ngoài gọi là đậu hơi đồng thời làm nhiệm vụ bổ xung kim loại cho vật đúc khi hóa rắn còn gọi là
NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 11
Trang 12đậu ngót.
−hòm khuôn trên 1, hòm khuôn dưới 9 để làm rửa khuôn trên và dưới Để
có thể lắp 2 nửa khuôn chính xác ta dung chốt định vị 2 Vật liệu trong khuôn 4 gọi là hỗn hợp làm khuôn trong khuôn ta dung những xương 5 Để tăng tính thoát khí cho khuôn ta tiến hành xiên các lỗ khí thoát 8
7 Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc
Chất lượng vật đúc được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau đây:
−Độ chính xác hình dạng và kích thước
−Độ nhẵn bóng mặt ngoài
−Chất lượng kim loại của hợp kim vật đúc
Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đúc và yêu cầu sản phẩm, chất lượng vật đúc chịu ảnh hưởng nhiều nhân tố
a Hợp kim đúc
Mỗi hợp kim đúc có tính đúc tốt xấu khác nhau nên chất lượng khác nhau Vì thế khi đánh giá đúng tính đúc của hợp kim chúng ta sẽ có biện pháp công nghệ đúc hợp lý
b Loại khuôn đúc và phương pháp đúc
Quá trình kết tinh kim loại vào khuôn đúc và phương pháp đúc:
Khuôn cát có độ dẫn nhiệt thấp nên kim loại nguội chậm tạo ra các hạt tinh thể của vật đúc lớn Bề mặt long khuôn cát không nhẵn nên làm bề mặt vật đúc kém nhẵn bóng Khi độ chụi nhiệt của hỗn hợp kém sẽ gây ra cháy cát trên bề mặt đúc Ngược lại, trong khuôn kim loại cấu tạo hạt nhỏ mịn làm tăng cơ tính vật đúc, nhưng thường gây ra nội ứng suất trong vật đúc và dễ hóa cứng mặt ngoài cẩn trở quá trình cắt gọt
Mặt khác, chất lượng vật đúc cũng chịu ảnh hưởng do sử dụng phương pháp đúc khác nhau Phương pháp làm khuôn bằng tay hay bằng máy sẽ chô ta chất lượng vật đúc khác nhau Làm bằng máy dĩ nhiên sẽ có chất lượng đồng đều, chính xác hơn làm bằng tay Cùng một loại khuôn kim loại, nhưng phương pháp điền đày bằng rót tự do tạo ra chất lượng khác với điền đầy dưới áp lực hoặc điền đầy nhờ lực li tâm
c Ảnh hưởng của công nghệ đúc
Công nghệ đúc được thể hiệu bằng những biện pháp cụ thể theo thứ tự đối với từng loại vật đúc Tổng hợp các biện pháp trong một quá trình sản xuất để tạo ra chất lượng vật đúc cao hơn Thực hiện một công nghệ đúc hợp lý là thể hiện một cách tích cực để loại bỏ tới mức tối thiểu các khuyết tật đúc
Công nghệ đúc bao gồm:
−Công nghệ nấu chảy hợp kim đúc
−Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
−Công nghệ rót
Ngoài ra, một nhân tố quan trọng nữa là nâng cao tay nghề, hiện đại hóa quá trình
Trang 13sản xuất, thay đổi trang thiết bị.
II ĐẶC ĐIỂM SỬ DỤNG NGUYÊN NHIÊN VẬT LIỆU, NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG CỦA CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Các nguyên nhiên vật liệu được sử dụng cho công nghệ đúc kim loại trên thực tế có thể nói rất đa dạng và phức tạp Trên thực tế các nhà chuyên đúc kim và hợp kim luôn tìm
và sử dụng loại nguyên vật liệu có giá thành giẻ và dễ sử dụng Để chúng ta có thể hình dung rõ hơn về cách phối hợp và sử dụng các nguyên vật liệu này chúng ta xét tới một công nghệ đúc điển hình và rất phổ biến hiện nay, đó là công nghệ đúc kim loại bằng khuôn cát
1.Các loại vật liệu làm khuôn và lõi
NHÓM 5 LỚP KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG K57 13