Gang là hợp kim của sắt với Cacbon với thành phần Cacbon lớn hơn 2,14%. Ngoài ra còn các nguyên tố thường gặp là Mn, Si, P, S. Trong đó Mn và Si là hai nguyên tố có tác dụng điều chỉnh sự tạo thành grafít và cơ tính của gang. Còn P và S là các nguyên tố có hại trong gang nên càng ít càng tốt. Các nguyên tố này có lẫn trong gang là do bản chất của quá trình luyện kim. Nếu chúng nằm trong giới hạn qui định thì gọi là gang thường, còn nếu cao hơn và có thêm một số các nguyên tố khác như Cr, Ni…thì gọi là gang hợp kim. Các đặc tính cơ bản của gang. Nhiệt độ chảy thấp nên dễ nấu chảy hơn thép. Dễ nấu luyện. Tính đúc tốt. Dễ gia công cắt gọt (trừ gang trắng). Chịu nén tốt. Giá thành rẻ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Đề tài: TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Tp.HCM, ngày 11 tháng năm 2016 Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN I Tinh thần thái độ làm việc: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… II Nội dung tiểu luận : ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… III Hình thức: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… IV Kết luận: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Điểm đánh giá: Bằng số : ………… Bằng chữ : ………… TP.HCM, ngày 11 tháng năm 2016 Chữ ký giáo viên Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn kỹ thuật công nghiệp tận tình dạy dỗ chúng em suốt thời gian qua, tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài vừa mang tính tìm hiểu vừa áp dụng vào thực tế Đồng thời chúng em gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Tắc Ánh cácthầy trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ chúng em trình thực đề tài, tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành tiểu luận tốt nghiệp Tuy nhiên, kiến thức, thời gian có hạn nên tiểu luận không tránh khỏi nhiều thiếu sót, mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn để nội dung đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn TPHCM, tháng năm 2016 Nhóm sinh viên thực Đỗ Văn Quang Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN Phần I: Các khái nhiệm chung gang I Khái niệm chung: 1.Định nghĩa: 2.Phân loại: II Nguyên tố hóa học gang: Phần II Các loại đúc gang I Gang xám: Định nghĩa: Phân loại: II.Gang cầu: 10 1.Định nghĩa: 10 2.Phân loại: 10 3.Thành phần hoá học: 11 III Gang trắng: 12 Định nghĩa: 12 Phân loại: 12 IV.Gang dẻo: 13 1.Định nghĩa: 13 Phân loại: 13 Phần III: Các phương pháp thường dùng đúc gang 14 I Một số đặc điểm đúc chi tiết gang 14 Chi tiết gang xám: 14 2.Chi tiết gang cầu: 15 Chi tiết gang dẻo: 15 II Một số phƣơng pháp thƣờng dùng đúc gang: 16 Đúc khuôn cát : 16 Đúc khuôn vỏ mỏng chất dính cứng nóng: 21 Ƣu, nhƣợc điểm phƣơng pháp đúc khuôn cát: 24 II Đúc khuôn kim loại: 24 Các phận khuôn kim loại: 25 Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang Chiều dày thành khuôn: 25 Hệ thống rót khuôn kim loại: 26 Sơn khuôn: 26 Khuyết tật đúc khuôn kim loại: 27 Ƣu – nhƣợc điểm đúc khuôn kim loại: 27 III Đúc áp lực: 27 Qui trình đúc áp lực: 28 Phạm vi sử dụng: 28 Khuyết tật đúc áp lực: 29 Ƣu – nhƣợc điểm: 29 IV Đúc ly tâm: 30 Đúc ly tâm thẳng đứng: 30 Đúc ly tâm nằm ngang: 31 Khuôn sơn khuôn: 32 Phạm vi sử dụng: 32 Khuyết tật đúc ly tâm: 32 Ƣu – nhƣợc điểm đúc ly tâm: 33 V Đúc liên tục: 33 Nguyên lý đúc liên tục: 34 Phạm vi sử dụng: 34 Khuyết tật đúc liên tục: 34 Ƣu – nhƣợc điểm đúc liên tục: 34 VI Đúc khuôn mẫu chảy: 34 Vật liệu làm mẫu: 35 Phạm vi ứng dụng: 35 Ƣu – nhƣợc điểm: 35 PHẦN IV NẤU LUYỆN GANG VÀ CÁC LOẠI LÒ NẤU 36 I Vật liệu nấu mẻ liệu: 36 Kim loại: 36 2.Nhiên liệu: 36 Chất trợ dung: 36 II Vật liệu chịu lửa: 36 Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang III Lò nấu gang: 37 Lò đứng: 37 Lò chõ nấu gang: 39 Phần IV: Khuyết tật vật đúc biện pháp khắc phục 41 I Khuyết tật: 41 Nhóm 1: Sai hình dáng, kích thước lượng 41 Nhóm 2: Khuyết tật mặt ngoài: 41 Nhóm : Nứt 42 Nhóm 4: lỗ hổng vật đúc 42 Nhóm : sai tổ chức: 43 Nhóm 7: sai thành phần hóa học tính: 43 II Kiểm tra, sửa, chữa khuyết tật vật đúc: 44 Kiểm tra vật đúc: 44 Sửa chữa khuyết tật: 44 Tài liệu tham khảo: 45 Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang Phần I: Các khái nhiệm chung gang I Khái niệm chung: 1.Định nghĩa: - Gang hợp kim sắt với Cacbon với thành phần Cacbon lớn 2,14% - Ngoài nguyên tố thƣờng gặp Mn, Si, P, S Trong Mn Si hai nguyên tố có tác dụng điều chỉnh tạo thành grafít tính gang Còn P S nguyên tố có hại gang nên tốt Các nguyên tố có lẫn gang chất trình luyện kim Nếu chúng nằm giới hạn qui định gọi gang thƣờng, cao có thêm số nguyên tố khác nhƣ Cr, Ni…thì gọi gang hợp kim Các đặc tính gang - Nhiệt độ chảy thấp nên dễ nấu chảy thép - Dễ nấu luyện - Tính đúc tốt - Dễ gia công cắt gọt (trừ gang trắng) - Chịu nén tốt - Giá thành rẻ 2.Phân loại: Theo tổ chức tế vi, ngƣời ta phân gang làm loại gang trắng gang grafít - Gang trắng: Có tổ chức tế vi gang hoàn toàn phù hợp với giản đồ trạng thái Fe-C chứa hỗn hợp tinh Ledeburit; - Gang có grafít: Là loại gang phần lớn toàn lƣợng Cacbon nằm dƣới dạng tự – grafit Tuỳ theo hình dạng graphit, lại chia thành loại: gang xám, gang dẻo gang cầu II Nguyên tố hóa học gang: - Cacbon: Cacbon nhiều gang khả tạo thành grafit mạnh, nồng độ C gần 4.3% nhiệt độ nóng chảy thấp dễ đúc Tuy nhiên dùng gang với lƣợng cacbon cao, lúc tạo thành nhiều grafit làm giảm tính Xu hƣớng dùng gang với lƣợng cacbon thấp tốt Lƣợng cacbon gang xám thông thƣờng khoảng 2.8 ÷3.5% - Silic: nguyên tố quan trọng gang xám, thúc đẩy tạo thành grafit Lƣợng Si khoảng 1.5÷ 3% tuỳ theo mức độ yêu cầu tạo thành grafit Khi lƣợng Si 4% gọi gang silic, lƣợng Si cao gang chịu nhiệt tốt - Mangan: nguyên tố cản trở tạo thành grafit Để đảm bảo yêu cầu tạo thành grafit Mn Si cần phải có tỉ lệ tƣơng ứng: Mn cao Si phải cao Lƣợng Mn: Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang 0.5 ÷1%, lƣợng Mn 1,5% gọi gang mangan, Mn làm cho gang rắn, khó gia công, đặc biệt lƣợng Mn 5% làm cho gang có điện trở cao dễ vỡ - Phốtpho: không ảnh hƣởng đến trình tạo grafit, P nguyên tố có lợi làm tăng độ chảy loãng gang lỏng, làm tăng tính chống mài mòn gang tạo tinh hai pha (Fe+Fe3P) Thƣờng dùng gang xám chứa 0.1 ÷0.2% P, trƣờng hợp cần nâng cao tính chống mài mòn hàm lƣợng P đạt tới 0.5% Tuy nhiên nâng cao P mức làm gang giòn - Lưu huỳnh: nguyên tố có hại, cản trở mạnh tạo thành grafit gang đồng thời làm xấu tính đúc gang làm giảm độ chảy loãng Vì phải hạn chế lƣợng S gang, không để vƣợt 0.08 ÷0.12% Ngoài gang xám hợp kim gặp nguyên tố nhƣ Cr, Mo, Ni, Cu … có tác dụng riêng.Ngoài gang xám hợp kim gặp nguyên tố nhƣ Cr, Mo, Ni, Cu … Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang Phần II Các loại đúc gang I Gang xám: Định nghĩa: Là loại gang có nguyên tố cacbon gang trạng thái tự do, gang mềm đập gãy thỏi gang thấy mặt gãy có màu trắng, tùy điều kiện hình thành thành phần hóa học, grafit dạng to hay nhỏ Loại gang có tính không cao nên gọi gang xám thƣờng, mác gang đúc từ GX 00 đến GX 21-40 thuộc loại Phân loại: - Gang xám Ferit : có tổ chức tế vi grafit phân bố Ferit Hình 1.Tổ chức tế vi gang xám Ferit Gang xám Ferit-Peclit : có tổ chức tế vi gồm grafit phân bố kim loại Ferit - + Peclit, lƣợng Fe3C (khoảng 0,1 ÷ 0,6%) - Hình Tổ chức tế vi gang xám Ferit-Peclit Gang xám Peclít : có tổ chức tế vi gồm grafit phân bố kim loại Peclit, lƣợng Fe3C (khoảng 0,6 ÷ 0,8%) Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang Hình Tổ chức tế vi gang xám Peclit -Nguyên liệu để sản xuất gang xám gang thỏi lò cao gang cũ, thép vụn Qua lò nấu chảy tạo thành gang đúc có thành phần hóa học tính phù hợp với yêu cầu chi tiết máy II.Gang cầu: 1.Định nghĩa: - Gang cầu loại gang grafit mà grafit có dạng hình cầu 2.Phân loại: - Tổ chức tế vi gang cầu giống gang xám song khác grafit dạng thu gọn nhất: dạng cầu, điều làm cho độ bền kéo gang cầu cao so với gang xám - Phụ thuộc tổ chức tế vi kim loại, có ba loại gang cầu: gang cầu ferit , gang cầu ferit–peclit gang cầu peclit Hình Tổ chức tế vi loại gang cầu ferit x 200 Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang 10 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH - SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Do đó, chiều cao vật đúc lớn độ chênh lệch đƣờng kính bên dƣới vật đúc lớn - Vì lý đó, đúc ly tâm thẳng đứng dùng để đúc vật tròn xoay ngắn Đúc ly tâm nằm ngang: - Khuôn quay quanh trục nằm ngang Để kim loại rảI lòng khuôn, dùng máng rót di động để rót kim loại vào khuôn - Ƣu điểm: chiều dày thành vật đúc hai đầu không chênh - Nhƣợc điểm: Không đúc đƣợc vật có đƣờng kính nhỏ, có bán kính r nhỏ, lực ly tâm nhỏ trọng lƣợng làm xuất hiện tƣợng rơI kim loại lỏng nên không điền đầy khuôn đƣợc TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 31 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Khuôn sơn khuôn: 3.1 Khuôn: - Khuôn đúc ly tâm phải kim loại để đủ bền chống lại lực ly tâm.Khuôn trực tiếp xúc với kim loại lỏng gián tiếp qua lót sơn hay cát khuôn, đất sắt, thạch cao - Vật liệu làm khuôn gang hợp kim, thép cacbon hay thép hợp kim Khuôn thép đƣợc chế tạo dập gia cố gân chịu lực Khuôn ống liền nửa ghép nhanh lề, bu long kẹp chặt Để lấy vật đúc khỏi khuôn dùng chốt đẩy vật đúc, để làm nguội khuôn cần đặt hệ thống tƣới nƣớc Khuôn đúc ly tâm làm việc theo chu kỳ tức chịu tác động va đập nhiệt, nên cần có biện pháp nâng cao tính ổn định khuôn, nhƣ là: Nâng cao chất lƣợng vật liệu làm khuôn Nhiệt luyện khuôn để nâng cao tính chất làm việc Sử dụng khuôn nhiều lần cách gia công lại khuôn Sơn bảo vệ bề mặt khuôn 3.2 Sơn khuôn: - Sơn phủ bảo vệ công nghệ đúc ly tâm giống nhƣ khuôn đúc kim loại nhằm mục đích nâng cao tính ổn định tuổi thọ khuôn nhờ vào việc làm giảm tốc độ nguội độ nhiệt khuôn đúc, làm cho trình điền đầy khuôn xảy tốt hơn, khuyết tật đúc, tạo cho bề mặt vật đúc hình dáng kích thƣớc theo yêu cầu Chất sơn phủ khuôn vật liệu tản rời sơn dạng lỏng - Đối với vật đúc gang, ta dùng sơn dạng lỏng Gang có nhiệt độ nóng chảy trung bình nên sử dụng vật liệu chịu nhiệt có độ chịu nhiệt trung bình nhƣ thạch anh, graphit, amiang Thí dụ sơn amiang-bentonit Chiều dày lớp sơn cần phải lớn 0,5mm phần khí thoát dọc theo khuôn phía mặt đầu khuôn Lớp sơn sử dụng để chống trắng cho ống gang kết hợp với phƣơng pháp khuấy gang lỏng thùng trộn trƣớc rót Phạm vi sử dụng: Đƣợc sử dụng rộng rãi để chế tạo chi tiết xoay nhƣ bạc ống séc măng, ống gang séc măng, ống gang dẫn nƣớc Đúc đƣợc chi tiết có nhiều lớp kim loại khác nhƣ bạc lớp, trục cán lớp Khuyết tật đúc ly tâm: Nứt dọc chi tiết tốc độ nguội tƣợng co kim loại Rỗ khí khí sinh vào vật đúc Xốp co Xếp lớp không liền rót kim loại có nhiệt độ thấp TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 32 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Ưu – nhược điểm đúc ly tâm: Ƣu điểm: Đúc đƣợc vật đúc tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi tiết kiệm đƣợc vật liệu công làm lõi Không cần dùng hệ thống rót nên tiết kiệm đƣợc kim loại Do tác dụng lực ly tâm mà kim loại điền đầy khuôn tốt, đúc đƣợc vật mỏng Không cần đậu ngót kim loại điền đầy tốt Vật đúc rỗ xỉ xỉ tạp chất nhẹ tập trung vào mặt (chúng chịu lực ly tâm bé) Tổ chức kim loại mịn chặt kết tinh dƣới tác dụng lực ly tâm Nhƣợc điểm: Khuôn đúc cần có độ bền cao làm việc nhiệt độ cao, lực ép kim loại lỏng lớn Khó đạt đƣợc đƣờng kính lỗ vật đúc xác, khó định lƣợng xác lƣợng kim loại lỏng trƣớc rót Chất lƣợng bề mặt vật đúc kém, chứa nhiều tạp chất xỉ Khuôn quay tốc độ cao nên cần cân kín để đảm bảo an toàn Vật đúc dễ bị thiên tích khối lƣợng riêng kim loại hợp kim khác nên chịu lực ly tâm khác V Đúc liên tục: - Đúc liên tục phƣơng pháp đúc tiên tiến có suất cao Kim loại lỏng rót với tốc độ liên tục vào đỉnh khuôn có nƣớc làm nguội (thùng kết tinh) Khi kim loại phía dƣới thùng kết tinh vừa đông xong đƣợc kéo khỏi thùng kết tinh, sản phẩm kéo khỏi khuôn liên tục kim loại rót vào khuôn liên tục - Nếu trình có khoảng thời gian gián đoạn, máy phải dừng lại để thay cấu làm việc công nghệ đƣợc gọi đúc bán liên tục TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 33 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Nguyên lý đúc liên tục: - Đúc liên tục trình rót liên tục kim loại lỏng vào bình kết tinh có hộp nƣớc làm nguội, kim loại lỏng kết tinh đến đâu đƣợc kéo đến đầu bình kết tinh - Một hệ thống máy đúc liên tục bao gồm phận nhƣ sau: Thùng rót chính, thùng rót trung gian, xe trở thùng rót trung gian, bình kết tinh, cấu rung bình kết tinh, có cấu làm nguội lần 2, máy kéo nắn phôi, máy cắt phôi, cấu chuyển phôi đúc thành phẩm tới vị trí yêu cầu Phạm vi sử dụng: Đúc liên tục đƣợc dùng sản xuất phôi kim loại đen kim loại màu nhƣ ống, thỏi, Khuyết tật đúc liên tục: Biến trắng đúc gang Nứt dọc hệ số co nhiệt Rách xƣớc bền mặt thiếu chất bôi trơn Rỗ khí Ưu – nhược điểm đúc liên tục: Ƣu điểm: Dùng khuôn ngắn nhƣng lại đúc đƣợc thỏi ống dài gấp nhiều lần khuôn đúc Tăng đƣợc tỉ lệ thành phần giảm lƣợng tiêu hao kim loại cho đậu ngót đầu thỏi thép phải cắt bỏ lõm co trƣớc cân Giảm chi phí cho khâu chế tạo khuôn đúc Tăng chất lƣợng chi tiết đúc: vật đúc rỗ khí chất lẫn lộn phi kim loại Cơ tính vật đúc cao Nhƣợc điểm: Không đúc đƣợc vật phức tạp Do tốc độ nguội lớn nên gang dễ bị biến trắng Kim loại dễ bị mắc treo khuôn VI Đúc khuôn mẫu chảy: - Đúc khuôn mẫu chảy lòng khuôn đƣợc tạo nhờ mẫu làm chảy vật liêu dễ chảy Tạo khuôn xong nung nóng mẫu làm chảy rót theo hệ thống rót - Khuôn đúc sử dụng lần - Vật liệu làm khuôn đặc biệt nên cần độ dày nhỏ 6-8mm, bền, chịu nhiệt, thông khí tốt TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 34 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Các công đoạn bao gồm: Chế tạo mẫu hệ thống rót vật liệu dễ chảy Gắn mẫu hệ thống rót thành chùm mẫu Chế tạo huyền phù chuẩn bị cát rắc chịu nhiệt Chế tạo lớp vỏ mỏng từ huyền phù cát chịu nhiệt cách nhúng mẫu vào huyền phù, sau nhấc rắc cát khô lên bề mặt mẫu Loại bỏ mẫu khỏi khuôn mỏng vỏ Nung khuôn lên nhiệt độ 900-1000 độ Rót kim loại lỏng vào khuôn Làm nguội tháo dỡ vật đúc Vật liệu làm mẫu: Phải có tính chất sau: Nhiệt độ biến mềm cao Không thay đổi kích thƣớc nhiệt độ thay đổi Thấm ƣớt huyền phù tốt Độ chảy loãng tốt Phạm vi ứng dụng: - Đúc chi tiết kim loại quý, cần tiết kiệm - Những chi tiết đòi hỏi độ xác cao Ưu – nhược điểm: Ƣu điểm: Vật đúc có độ xác cao Độ nhẵn bề mặt chi tiết cao Nhƣợc điểm: Năng suất thấp Phải khí hóa đại hóa trình sản xuất TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 35 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG PHẦN IV NẤU LUYỆN GANG VÀ CÁC LOẠI LÒ NẤU I Vật liệu nấu mẻ liệu: Khi đúc gang thƣờng dùng nguyên liệu: kim loại, nhiên liệu để cung cấp nhiệt, chất trợ dung để tạo xỉ Kim loại: Thƣờng dùng chủ yếu gang thỏi lò cao, thép vụn gang vụn, phoi thép phoi gang đóng bánh, hồi liệu sản xuất đúc, loại fero để bảo đảm thành phần mác gang nhƣ fero silic, fero mangan, silicocanxi… 2.Nhiên liệu: - Chủ yếu dùng than cốc, dùng than gầy sống than gầy nhiệt luyện, khí đốt dầu - Chất lƣợng gang phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cỡ cục, mật độ, khả phản ứng, độ bền bền nhiệt, lƣợng tro lƣu huỳnh - Lƣợng tro than cang thấp tốt, nên khoảng 8-10%, than có nhiều tro phải dùng đá vôi để tạo xỉ, làm giảm công suất - Lƣợng lƣu huỳnh than thấp tốt, không đƣợc vƣợt 0,6-1,4% Chất trợ dung: Là khoáng chất cho vào mẻ liệu để kết hợp với tro than, gạch vữa tƣờng lò bị bào mòn, cát đất bám vật liệu kim loại tạo thành xỉ có nhiệt độ thấp chảy loãng dễ thoát khỏi lò Những chất trợ dung thƣờng dùng đá vôi, đá dolomit, xỉ mactanh, huỳnh thạch, quặng apalit II Vật liệu chịu lửa: - Vật liệu chịu lửa để lát xung quanh lò Phía lò luyện kim, lò đúc, lò nung thiết bị khác làm việc nhiệt độ cao Yêu cầu vật liệu chịu lửa phải chịu đƣợc nhiệt độ cao, ổn định hóa học, không thay đổi thể tích theo nhiệt độ, truyền nhiệt kém… Theo thành phần hóa học vật liệu chịu lửa chia làm ba nhóm: - Vật liệu chịu lửa axit: nhƣ gạch Đina có nhiệt độ chảy 1630oC÷1730oC, gồm 92%÷96% SiO2, 2% đá vôi Thƣờng để xây lò điện, lò nung lửa - Vật liệu chịu lửa Bazơ: nhƣ gạch Manhêdít, Crôm- Manhêdít, Đôlômít Gạch Manhêdít có nhiệt độ chảy 2165oC thƣờng xây lò luyện thép - Vật liệu chịu lửa trung tính: nhu gạch Crômít, Samốt Gạch Samốt chứa 50%÷60% SiO2, 42% Al2O3 1.5÷3% Fe2O3 có nhiệt độ chảy 1580oC÷1730oC, dùng để xây lò đúc Vật liệu chịu lửa có chứa cácbon tới 90%, đƣợc dung để chế tạo điện cực than graphit lò hồ quang, nồi nấu kim loại TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 36 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG III Lò nấu gang: Lò đứng: - Trong ngành đúc ngƣời ta dung lò hồ quang, lò cảm ứng để nấu thép, lò đứng dung than cốc, lò chõ dung than đá, lò dầu đốt dầu F.O, lò điện để nấu gang, lò cảm ứng có lõi Fe, lò nồi để nấu hợp kim màu Thiết bị nấu gang phải đảm bảo đƣợc yêu cầu: - Nhiệt độ nƣớc gang lò cao - Thành phần gang ổn định - Tiêu thụ nhiên liệu Lò đứng loại thiết bị nấu gang phổ biến đáp ứng đƣợc phần yêu cầu Ngoài ra, nấu đƣợc liên tục, suất cao, số ngƣời phục vụ không nhiều, không chiếm nhiều diện tích, sử dụng đơn giản có khả tự động hóa Lò đứng dung than cốc loại than đƣợc chế tạo từ than mỡ đƣợc chƣng luyện nhiệt độ 900oC÷1100oC không cho tiếp xúc với không khí Than cốc bền có nhiệt lớn 1.1 Cấu tạo lò đứng: Gồm có phận đỡ lò, thân lò, ống khói thùng lắng bụi dập lửa, hệ thống mắt gió - Bộ phận đỡ lò gồm có trụ đỡ, đỡ dùng để bắt chặt vỏ lò lên phận đỡ đỡ gạch - Thân lò tính từ đỡ lên tới cửa cho liệu Thân lò có vỏ tôn, phía tƣờng xây gạch chịu nóng tiêu chuẩn Để chống lại biến dạng gạch giãn nỡ, vỏ lò gạch có chèn lớp cát Tƣờng lò phía dƣới cửa chất liệu, chịu va đập nguyên liệu, ngƣời ta xây hai hàng gạch ngang - Trên thân lò có lỗ rỗng để lắp ống dẫn gió - Lò tiền phía trƣớc lò đứng, dùng để chứa gang lỏng làm đông thành phần hóa học Lò tiền có vỏ tôn, bên gạch chịu nóng Trên thân lò tiền có lỗ tháo xỉ, bên dƣới lỗ tháo gang - Hệ thống dẫn gió vào lò gồm có hộp phân phối gió ống dẫn gió vào lò Gió từ quạt vào ống phân phối vào lò - Hệ thống lắng bụi dập lửa: để đảm bảo vệ sinh công nghiệp, gồm phần phần hút phần dẫn khí, vỏ tôn có đƣờng kính vỏ thân lò, xây hàng gạch chịu lửa - Hệ thống mắt gió cách mặt chứa lớp hỗn hợp đắp đáy 200-250mm TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 37 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG 1.2 Những kích thước chủ yếu lò đứng: - Đƣờng kính (D) lò: đƣợc đo từ vùng mắt gió Lò có đƣờng kính lớn suất cao, lƣợng gió nhiều, thao tác sửa dễ bị treo liệu - Chiều cao hữu ích (H): khoảng cách từ mắt gió đến cửa nạp liệu Chiều cao hữu ích lớn nhiệt độ gang cao Ngƣời ta dùng tỉ số H/D, tỉ số lớn lò cao, lò cỡ nhỏ có tỉ số H/D = 3-5 Lò cỡ lớn tỉ số H/D = 2,5-4 phù hợp - Chiều cao nồi lò: khoảng cách từ tâm mắt gió xuống đáy lò, trung bình từ 500-700mm - Hệ thống mắt gió: tỉ lệ mắt gió so với diện tích cắt ngang lò, độ dốc mắt gió số hàng mắt gió + Tỉ lệ mắt gió: tỉ lệ tổng diện tích mắt gió so với diện tích mặt cắt ngang lò Tỉ số thƣờng từ 1/4 đến 1/9 + Độ dốc mắt gió: góc tạo đƣờng trục mặt gió với mặt phẳng ngang, góc lớn, mắt gió cao, than nồi cháy mạnh TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 38 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG hơn., mắt gió có độ dốc từ 10-15 độ, mắt gió phụ có độ dốc từ 15-30 độ + Số hàng mắt gió: lò thƣờng có đến hàng mắt gió, hàng cách từ 180-200mm 1.3 Các vùng lò đứng: - Vùng nung liệu rắn: chiều cao hữu ích lò lớn vùng dài, kim loại rắn đƣợc gia nhiệt nhiều, chảy sớm nên gang đƣợc nhiệt cao - Vùng nóng chảy: kim loại lọt vào vùng chảy dần thành giọt rơi xuống lò Lò chõ nấu gang: Hiện xƣởng đúc nhỏ sở đúc gang dùng lò chõ để nấu gang 2.1 Ưu – nhược điểm: - Ƣu điểm lò chõ có cấu trúc đƣơn giản dễ chế tạo, vốn đầu tƣ tí Nhiên liệu dễ kiếm, cần than cỡ nhỏ từ 2cm đến 3cm, nấu than đá - Nhƣợc điểm lò chõ có suất thấp thành phần hóa học gang không ổn định Chính mà lò chõ thích hợp với xƣởng đúc nhỏ, mặt hàng đúc cỡ nhỏ dƣới 60kg, điều kiện khí hóa thấp 2.2 Cấu trúc lò chõ: Lò chõ thật chất lò đứng cỡ nhỏ có kết cấu đơn giản Lò chõ thấp lò đứng phận dập lửa lắng bụi Thân lò chia đoạn để dễ dàng tháo lắp sửa chữa Có loại lò chõ: Lò chõ quay nghiêng để gang: cửa tháo gang xỉ chung cửa, để tránh xỉ làm tắc, cách làm xỉ thƣờng xuyên, đƣờng kính lỗ phải to từ 50120mm TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 39 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Lò chõ kiểu cố định giống nhƣ lò đứng, song nồi lò thƣờng phần rời nên cửa đóng mở đáy lò 2.3 Những kính thước chủ yếu lò chõ: - Đƣờng kính lò từ 400-500mm tốt nhất, đƣờng kính lò bé làm khó đập nhỏ liệu, nấu dễ bị treo liệu - Chiều cao lò: tỉ số H/D khoảng từ đến hợp lý Chiều cao lớn khó nâng hạ, thao tác an toàn, ghép nhiều tầng, phá treo liệu dễ bị đổ - Mắt gió: kết cấu mắt gió có tác dụng lớn tới công suất lò nhiệt độ gang lỏng Quạt lò chõ thƣờng quạt cũ tự chế, điều chỉnh cho gió vào lò từ 110120m3/m2 phút đƣợc Thƣờng bố trí từ đến mắt gió Độ dốc mắt gió cao lò đứng từ 30 đến 45 độ TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 40 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Phần IV: Khuyết tật vật đúc biện pháp khắc phục I Khuyết tật: Nhóm 1: Sai hình dáng, kích thước lượng Bao gồm khuyết tật sau: Thiếu hụt: vật đúc không đủ Có nhiều nguyên nhân dẫn đến khuyết tật Lƣợng kim loại rót không đủ Độ chảy loãng thấp, nhiệt độ rót thấp Kim loại lỏng thoát lắp ráp không kín, kẹp chặt hay đè khuôn thiếu lực Hệ thống thoát khí lắp ráp không đạt yêu cầu tạo áp lực khuôn tăng lên đến mức kim loại lỏng không điền đầy đƣợc Kích thƣớc hệ thống rót nhỏ Thành vật đúc mỏng - Lệch: xê dịch tƣơng đối phần vật đúc Có thể đặt sai mẫu, định vị lõi không tốt, ráp khuôn thiếu xác kẹp khuôn lỏng… - Bavia: phần kim loại thừa ra, thƣờng hình thành mặt phân khuôn , gối lõi… - Lồi: phần nhô lên vật đúc dầm chặt khuôn kém, không Áp suất tĩnh kim loại lỏng ép nén lên phần khuôn đầm chặt - Vênh: thay đổi hình dạng, kích thƣớc vật đúc kết cấu vật đúc không hợp lý Không đảm bảo cứng vững, mẫu bị cong vênh, công nghệ rót, làm nguội không hợp lý ứng suất bên vật đúc kết tinh - Sứt: thao tác học phá khuôn, cắt hệ thống rót, đậu ngót làm va chạm vận chuyển làm sứt mẻ vật đúc dẫn đến sai khác hình dạng, thiếu hụt kích thƣớc vật đúc - Sai kích thước, trọng lượng: Sự sai lệch kích thƣớc lƣợng kích thƣớc mẫu, hộp lõi thiết sai, lắp ráp kiểm tra khuôn Hình 15- Bavia không cẩn thận Nhóm 2: Khuyết tật mặt ngoài: -Cháy cát: Do vật liệu khuôn lõi bị cháy dƣới tác dụng nhiệt độ rót kim loại lỏng, bám dính lên bề mặt vật đúc làm giảm độ bề mặt, gây khó khăn cho gia công cắt gọt Nguyên nhân cháy cát bao gồm: - Độ bền nhiệt hỗn hợp kém, nhiều tạp chất - Nhiệt độ rót cao - Hệ thống rót thiếu hợp lý để kim loại tập trung cục lớn làm cháy hỗn hợp - Lớp sơn khuôn không đảm bảo -Khớp: tƣợng không liên tục bề mặt vật đúc tiếp giáp dòng chảy kim loại Nguyên nhân : - Rót thiếu liên tục - TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 41 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG - Độ chảy loãng kém, nhiệt độ rót thấp - Hệ thống rót không hợp lý -Lõm: lỗ xó hình dạng, kích thƣớc khác làm giảm chiều dày thành vật đúc Nguyên nhân khuôn bị bể để lại lƣợng hỗn hợp chiếm chỗ lòng khuôn Nhóm : Nứt Nứt khuyết tật tƣơng đối phổ biến nguy hiểm vật đúc Nguyên nhân Hình 16- Nứt chủ yếu ứng suất bên trong, co ngót không đồng vùng khác vật đúc kết tinh lại làm nguội Theo nhiệt độ tạo nứt có hai loại nứt chính: nứt nóng nứt nguội -Nứt nóng: sinh nhiệt độ cao bên mặt vết nứt bị oxy hóa làm cho bề mặt không Loại nứt chủ yếu sinh kết tinh Nguyên nhân kim loại bị kìm hãm độ lún khuôn lõi Những hợp kim có độ co chiều dài nhỏ bị nứt nóng -Nứt nguội: nứt nguội xãy nhiệt độ thấp nên bề mặt vết nứt không bị oxy hóa Một số biện pháp kết hợp: Kết cấu vật đúc: thiết kế vật đúc phải đảm bảo chiều dày thành đồng sai lệch cho phép Những chỗ giao phải có góc lƣợn phù hợp Về mặt công nghệ: bảo đảm độ lún khuôn lõi Bố rí hệ thống rót hợp lý Xƣơng lõi khuôn đặt sát bề mặt lõi làm giảm tính lún Nhóm 4: lỗ hổng vật đúc -Rỗ khí: ( hình 17): vật đúc tồn không gian dạng cầu nhẵn bóng chứa khí có áp suất với kích thƣớc khác Đó rỗ khí Rỗ khí làm khả liên tục kim loại, làm giảm độ bền, dẻo vật đúc Nếu không khí không thoát đƣợc bị dồn nén phân bố phân tán kim loại áp suất khí cân với áp suất kim loại lỏng Hình 17- Rỗ khí Biện pháp khắc phục: Nguyên tắc chung giảm lƣợng khí sinh nấu chảy rót kim loại lỏng vào khuôn, ngăn ngừa không cho nguồn tạo khí tiếp xúc với kim loại lỏng Vì cần đảm bảo: - Vật liệu nấu sạch, khô - Rút ngắn thời gian nấu chảy, thời gian nhiệt - Hỗn hợp khuôn lõi phải thông khí tốt - Đặt đậu hợp lý - Khử khí trƣớc rót cách thổi vào kim loại lỏng chất khí hòa tan có áp suất riêng nhỏ -Rỗ co: ( hình 18) phần không gian nhỏ vật đúc không điền đầy kim loại, không chứa khí, hình dạng kích thƣớc khác không nhẵn bóng nhƣ rỗ khí Tùy TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 42 SVTH: ĐỖ VĂN QUANG GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH theo tính chất hợp kim đúc kết cấu vật đúc mà rỗ co tập trung phân tán Nguyên nhân chủ yếu kết cấu vật đúc không hợp lý, bố trí hệ thống rót, đậu ngót, đậu ngót không nên không đón đƣợc18: hƣớng đông đặc Hình Rỗ co Nhóm 5: Lẫn tạp chất: Rỗ xỉ, Rỗ cát ( hình 19): lỗ hổng chứa tạp chất nhƣ xỉ, cát phi kim loại khác Nguyên nhân : - Lọc xỉ không tốt, Không khử hết oxy nấu Nhiệt độ rót thấp Độ bền khuôn Hệ thống rót không hợp lý Hình 19 Nhóm : sai tổ chức: Nhóm có tổ chức kim loại, hình dáng kích thƣớc số hạt kim loại không yêu cầu Những phần vật đúc nguội nhanh hạt nhỏ, độ cứng lớn khó gia công Tốc độ nguôi không đều, khống chế nguội không hợp lý gây thiên tích thành phần hóa học thiên tích tổ chức kim loại vật đúc Nhóm 7: sai thành phần hóa học tính: TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 43 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Thành phần hóa học sai với yêu cầu mẻ liệu đƣa vào tính sai dẫn đến sai lệch lý hóa tính vật đúc II Kiểm tra, sửa, chữa khuyết tật vật đúc: Kiểm tra vật đúc: - Kiểm tra khuyết tật bên vật đúc mắt thƣờng - Kiểm tra khuyết tật bên vật đúc nhƣ rỗ khí, rỗ xỉ, nứt, lẫn tạp chất…bằng tia X, tia γ, siêu âm… Nguyên lý chung dùng tia X, tia γ… lợi dụng tính chất tia xuyên qua đƣợc kim loại Nhƣng chùm tia gặp lỗ khí, xỉ, nứt , tạp chất… chùm tia xuyên qua nhiều hơn, vào mức độ tối sáng phim ảnh mà ta xác định đƣợc khuyết tật vị trí Sửa chữa khuyết tật: Vật đúc bị khuyết tật sửa chữa đƣợc không - Những chỗ rỗ phần không quan trọng trát sơn bakelit, chất hồ gồm dầu grafit, nhựa matit - Xốp chi tiết làm việc dƣới áp lực thủy lực không lớn sửa chữa cách nhúng chi tiết vào dung dịch NH4Cl - Xốp vật đúc dƣới áp lực lớn sửa chữa cách ép dung dịch đặt sệt clorua, sau nhúng dung dịch NH3 - Đôi ngƣời ta sửa chữa chỗ thiếu hụt cảu vật đúc lớn cách rót thêm kim loại lỏng vào chỗ - Khuyết tật vật đúc chỗ làm việc chịu tải trọng lớn cần sửa chữa hàn hàn điện - Nếu chi tiết đúc không đạt độ cứng khử ứng suất ngƣời ta dùng nhiệt luyên TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 44 GVHD: NGUYỄN TẮC ÁNH SVTH: ĐỖ VĂN QUANG Tài liệu tham khảo: Hỏi, Đáp Về Đúc Gang – Đinh Ngọc Lựa – NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Kỹ Thuật Đúc – Đinh Ngọc Lựa – NXB Công Nhân Kỹ Thuật Thiết Kế Đúc – Nguyễn Xuân Bông, Phạm Quang Lộc – NXB Khoa Học Kỹ Thuật Các Phƣơng Pháp Đúc Đặc Biệt – Nguyễn Hữu Dũng – NXB Khoa Học Kỹ Thuật Công nghệ kim loại – Nguyễn Tắc Ánh Website: http://www.wattpad.com/5062862#!p=1 http://kythuatvatlieu.org/article/teaching/218-mo-phong-qua-trinh-luyen-thep-step-bysteps.html?start=3 TÌM HIỂU VỀ ĐÚC GANG Page 45 ... bền khuôn bị hạn chế đúc thép Khó đúc vật đúc thành mỏng hình dáng phức tạp Vật đúc có ứng suất lớn Vật đúc gang dễ bị biến trắng III Đúc áp lực: Đúc áp lực công nghệ đúc kim loại lỏng điền... mỏng, làm lớp lót cho khuôn kim loại đúc tĩnh hay đúc ly tâm Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang 21 2.1 .Công nghệ chế vật đúc khuôn vỏ mỏng: Hình 14- Quá trình công nghệ chế tạo khuôn vỏ mỏng: - Ghép mẫu... vi gang dẻo ferit – peclit Hình 12 Tổ chức tế vi gang dẻo peclit Tìm Hiểu Về Đúc Gang Trang 13 Phần III: Các phương pháp thường dùng đúc gang I Một số đặc điểm đúc chi tiết gang Chi tiết gang