CÁC-PHƯƠNG-PHÁP-ĐÚC-ĐẶC-BIỆT

LỜI NĨI ĐẦU Đã từ lâu, hàng nghìn năm trước, loài người biết sử dụng nghệ thuật đúc để tạo vật dụng cần thiết cho sống đồ trang sức làm đẹp cho người Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật đúc bắt kịp phát triển khoa học kỹ thuật để đáp ứng yêu cầu sản xuất ngày đại Ngày nay, ngồi phương pháp đúc khn cát sét truyền thống, phương pháp đúc đặc biệt ý phát triển có thành tựu tiến kỳ diệu Đúc đặc biệt phương pháp đúc có đặc điểm khác với đúc khn cát sét thơng thường Những điểm đặc biệt đặc biệt nguyên liệu, đặc biệt công nghệ, đặc biệt cách rót q trình đơng đặc khác với trọng trường Đúc đặc biệt lại chia làm hai loại công nghệ đặc biệt: +Đặc biệt nguyên liệu cơng nghệ làm khn: kể đến khuôn mẫu chảy, khuôn mẫu cháy, khuôn vỏ gốm, khuôn làm theo phương pháp A,D,N,C,CO2 khuôn V (vacum) +Đặc biệt cách tạo hình vật đúc: đúc áp lực cao, đúc áp lực thấp, đúc kháng áp, đúc ly tâm, đúc hút chân không, đúc bán lỏng, đúc liên tục Ngày nay, thấy chi tiết mà có đúc đặc biệt giải được: cánh tubin nhà máy thủy điện, chân vịt tàu thủy cỡ lớn, lớn làm thân máy bay… Đúc đặc biệt sử dụng thành tựu ngành khác làm sở lý thyết để tiếp tục phát triển: tượng khuếch tán đúc composit, tính đẻo nhớt đúc áp lực đúc rheocasting… Mỗi phương pháp đúc đặc biệt có ưu nhược điểm lĩnh vực sử dụng riêng Việc áp dụng phương pháp đúc cho chi tiết cụ thể phải cân nhắc sở tiêu kinh tế, kỹ thuật cơng nghệ đúc nói chung CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÚC CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ĐẶC BIỆT Đúc đặc biệt phương pháp khác đúc thông thường; đúc đặc biệt có khác biệt ngun liệu cơng nghệ làm khn, cách điền đầy khn tạo hình vật đúc; đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại Đúc đặc biệt thường có dạng: đúc khn kim loại, đúc áp lực, đúc ly tâm, đúc khuôn mẫu chảy, đúc khuôn vỏ mỏng, đúc liên tục số công nghệ đúc đặc biệt khác I.Đúc khuôn kim loại - Khái niệm: Đúc khn kim loại phương pháp rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại - Ưu điểm: + Tốc độ kết tinh hợp kim đúc lớn nhờ khả trao đổi nhiệt hợp kim lỏng với thành khn cao, tính vật đúc đảm bảo tốt + Độ bóng bề mặt, độ xác lòng khn cao nên tạo chất lượng vật đúc tốt + Tuổi thọ khuôn kim loại cao + Do tiết kiệm thời gian làm khuôn nên nâng cao suất, giảm giá thành sản phẩm - Nhược điểm: + Khuôn kim loại không đúc vật đúc phức tạp, thành mỏng khối lượng lớn + Khn kim loại khơng có tính lún khơng có khả khí Điều gây khuyết tật vật đúc + Giá thành chế tạo khuôn cao + Phương pháp thích hợp dạng sản xuất hàng loạt với vật đúc đơn giản, nhỏ trung bình - Ứng dụng: Tuy có số nhược điểm có nhiều ưu điểm nên đúc khuôn kim loại ngày dùng rộng rãi để đúc vật thép, gang, đồng, nhôm, magie,… chế tạo chi tiết ống dẫn khí áp lực cao, secmang, xilanh bơm thủy lực, bàn là, van, pittong, trục khuỷu, cam chi tiết khác,… II.Đúc ly tâm - Khái niệm: Đúc ly tâm rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loại lỏng phân bố theo bề mặt bên khuôn điền đầy lỏng khuôn để tạo thành vật đúc - Ưu điểm: + Tổ chức kim loại mịn chặt, không tồn khuyết tật rỗ khí, rỗ co ngót + Khơng dùng hệ thống rót phức tạp nên hao phí kim loại + Tạo vật đúc gồm vài kim loại riêng biệt vật đúc + Đúc chi tiết hình tròn xoay rỗng mà khơng cần dùng lõi, tiết kiệm vật liệu cơng làm lõi + Do tác dụng lực ly tâm nên kim loại điền đầy khn tốt, đúc vật thành mỏng, vật có đường gân hình mỏng Mặt khác kim loại điền đầy khn tốt nên khơng cần đậu ngót bổ sung, tiết kiệm kim loại vật đúc + Vật đúc tạp chất, xỉ phi kim nhẹ có lực ly tâm bé nên không bị lẫn vào kim loại vât đúc - Nhược điểm: + Có tượng thiên tích vùng theo diện tích ngang vật đúc, phần tử có khối lượng khác chịu lực ly tâm khác + Khi đúc ống, đường kính lỗ xác có chất lượng bề mặt + Chỉ thích ứng cho vật tròn xoay rỗng + Khn đúc cần có độ bền cao làm việc nhiệt độ cao, chịu tác dụng lực ly tâm, sức ép kim loại lỏng lên thành khn lớn + Khó nhận đường kính bên vật đúc xác khó định lượng kim loại rót vào khn xác + Chất lượng bề mặt vật đúc (đối với vật đúc tròn xoay) chứa nhiều tạp chất xỉ + Khn quay với tốc độ cao nên cần phải cân kín, điều khó đạt xác - Ứng dụng: Do đặc điểm nên đúc ly tâm dùng rộng rãi để chế tạo chi tiết hình tròn xoay bạc, ống, xecmang số chi tiết định hình khác thép, gang, kim loại màu phi kim, chế tạo bạc lót lớp đồng để chống mòn tốt, lớp thép để độ bền tốt III.Đúc áp lực - Khái niệm: Đúc áp lực phương pháp ép kim loại lỏng vào khuôn kim loại với áp lực lớn khoảng từ đến hàng trăm at - Ưu điểm: + Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật đúc lớn + Năng suất cao (100 ÷ 200 vật đúc/giờ) nhờ điền đầy nhanh khả khí hóa thuận lợi + Vật đúc có độ xác độ bóng cao (độ xác đạt tới 0.01 mm) + Bề mặt bên vật đúc có độ bóng cao dùng lõi kim loại mà không dùng lõi cát + Đúc vật mỏng (chiều dày > 0.3 mm) đúc vật phức tạp (đúc lỗ có đường kính 1.5 ÷ mm) kim loại lỏng ép vào khn nên có khả điền đầy tốt + Do đúc khuôn kim loại nên vật đúc nguội nhanh, tính tốt - Nhược điểm: + Khơng dùng thao cát dòng chảy có áp lực Do hình dạng lỗ mặt phải đơn giản + Khn chóng bị mài mòn dòng chảy có áp lực hợp kim nhiệt độ cao + Ít dùng để đúc kim loại đen nhiệt độ chảy kim loại đen làm cho tuổi bền khuôn giảm -Ứng dụng: Đúc áp lực dùng để chế tạo chi tiết phức tạp vỏ bơm xăng dầu, nắp buồng ép, van dẫn khí, kèn đồng,… IV.Đúc liên tục - Khái niệm: Đúc liên tục q trình rót kim loại lỏng liên tục vào khuôn kim loại, xung quanh bên khn có nước lưu thơng làm nguội (còn gọi bình kết tinh) Nhờ truyền nhiệt nhanh nên kim loại lỏng sau rót vào khn kết tinh - Ưu điểm: + Năng suất cao cấp phơi liên tục cho phân xưởng cán; + Đúc trực tiếp phôi nên không cần qua khâu cán phá; + Hiệu suất thu hồi kim loại lớn (do khơng cần hệ thống rót, bù ngót ), hiệu suất thu hồi thường 95 96%; + Tốc độ kết tinh kim loại nhanh, tổ chức kim loại sít đặc; + Chất lượng thép chất lượng bề mặt phơi tốt, thiên tích ít; + Giảm diện tích mặt sản xuất; + Dễ khí hóa tự động hóa; + Cải thiện điều kiện lao động giảm nhiễm mơi trường; + Có khả đúc loại ống, thỏi dạng định hình khác thép, gang, kim loại màu, có tiết diện không đổi chiều dài không hạn chế; đúc kim loại thay cho cán, đặt biệt đúc loại gang + Kim loại đơng đặc từ phía lên bổ sung liên tục nên không bị rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, bị thiên tích; có độ mịn chặt cao, thành phần hóa học đồng tính cao Vì đúc khn kim loại nên tổ chức nhỏ mịn, tính cao chất lượng bề mặt tốt + Năng suất cao, giảm hao phí chế tạo khn, khơng tốn kim loại vào hệ thống rót, phế phẩm nên giá thành chế tạo thấp - Nhược điểm: Nhưng đúc liên tục có nhược điểm chủ yếu tốc độ nguội nhanh gây nên ứng suất bên lớn, làm cho vật đúc dễ bị nứt (nhất kim loại có chuyển pha thể đặc) Cũng lý kim loại vật đúc bị hạn chế Để khắc phục tượng này, người ta làm nguội khn dầu mà khơng dùng nước Ngồi nhược điểm khơng đúc vật phức tạp, vật có tiết diện thay đổi - Ứng dụng: ứng dụng rộng rãi sản xuất phôi thép cán V.Đúc khuôn mẫu chảy - Khái niệm: Đúc khuôn mẫu chảy thực chất đúc khuôn cát mẫu làm vật đúc dễ chảy - Qui trình cơng nghệ đúc khn mẫu chảy - Ưu điểm: + Vật liệu đúc có độ xác cao nhờ lòng khn khơng phải lắp ráp theo mặt phân khuôn, không cần chế tạo thao riêng + Độ nhẵn bề mặt bảo đảm bề mặt lòng khn nhẵn, khơng cháy khn + Vật đúc vật liệu khó nóng chảy, nhiệt độ rót cao - Nhược điểm: + Quy trình chế tạo vật đúc gồm nhiều công đọan nên suất không cao Do ngời ta phải cần khí hóa tự động hóa q trình sản xuất + Đúc theo khn mẫu chảy thích hợp để chế tạo vật đúc với kim loại quý cần phải tiết kiệm, chi tiết đòi hỏi xác cao… - Ứng dụng: Đúc khuôn mẫu chảy dùng nhiều sản xuất hàng loạt để chế tạo loại dụng cụ dao phay, dao chuốt; chế tạo loại bánh răng; líp xe đạp; đĩa moto; phụ tùng máy nổ… vật đúc có khối lượng từ 0.02 ÷ 100 kg; chiều dày đến 0.3 mm đường kính lỗ đến mm - Sản phẩm đúc khuôn mẫu chảy: VI Đúc khuôn vỏ mỏng 10 để tạo chi tiết Tuy nhiên, với công nghệ này, kim loại kết tinh điều kiện áp suất bình thường nên chất lượng vật đúc chưa cải thiện nhiều Bởi vậy, xuất phương pháp đúc lưu biến cải tiến +Đúc lưu biến cải tiến ( The New Rheocasting –NRC) kết hợp phương pháp đúc ép thẳng truyền thống với phương pháp gia công kim loại lỏng để chế tạo kim loại có cấu trúc dạng cầu +Cơng nghệ sử dụng để đúc hợp kim màu có nhiệt độ nóng chảy thấp Đặc điểm bật đúc lưu biến tạo tổ chức kim loại có hình cầu gần cầu, vậy, tính vật liệu cải thiện rõ rệt - Tổ chức nhánh đúc thường tổ chức hình cầu đúc lưu biến 18 - Đúc ép lỏng (Thixcocasting): +Khái niệm: Là phương pháp dung thỏi kim loại rắn có cấu trúc hạt mịn đồng trục (hay gọi bán thành phẩm) sản xuất chuyên dụng từ trước cách đúc lưu biến( sản phẩm đúc lưu biến phôi đúc ép lỏng) Đem nung thỏi kim loại đến trạng thái bán lỏng, nghĩa có phần kim loại bị nấu chảy Chuyển thỏi kim loại sáng máy đúc để phun vào hốc khuôn +Trước đây, quy trình đúc bán lỏng thơng dụng đúc ép lỏng Trong công nghệ này, người ta sử dụng bán thành phẩm nguyên liệu dạng thỏi sau nung lên trạng thái bán lỏng Thực tế, hình ảnh tượng trưng kim loại bán lỏng thỏi kim loại sau nung dễ dàng dung dao để cắt thành lát giống cắt bơ +Trong quy trình đúc ép lỏng, để chuẩn bị bán thành phẩm, kim loại nấu chảy khấy trộn từ thủy động học thơng thường vòng cảm 19 ứng Thí dụ hợp kim nhơm, q trình khuấy từ thủy động đảm bảo cho tinh thể Al kết tinh dạng hình cầu Đem rót kim loại thành bán thành phẩm Từ bán thành phẩm, cưa nhỏ thành mẩu có kích thước phù hợp với chi tiết cần chế tạo Đem mẩu nung đạt tới trạng thái bán lỏng giữ ngun hình dáng thỏi, sau đặt vào xilanh ép máy kiểu đúc áp lực phun trực tiếp vào hốc khuôn IV ĐÚC MẪU CHÁY - Khái niệm: phương pháp dùng mẫu chất polystyrol, vật liệu làm khuôn cát khô, chất dính Mẫu dược vùi khối cát khơng có chất dính tạo hình cách hút chân khơng Rót kim loại lòng vào khn, kim loại lỏng dần thav khối mẫu xốp hình thành vật đúc - Không giống công nghệ đúc sử dụng chất kết dính khác, đúc mẫu cháy (còn gọi đúc mẫu hố khí) khơng dùng chất kết dính để liên kết cát Mẫu nhánh làm hạt nhựa polystyren copolymers Các vật đúc có hình dạng phức tạp, phần mẫu chế tạo riêng Sau đó, chúng dán lại với dán vào nhánh (nhánh ống rót, nhánh phụ rãnh lọc xỉ, rãnh dẫn) Mẫu sau dán thành nhánh sơn (phủ) lớp cách nhiệt Sau lớp sơn khô, mẫu đặt vào hòm khn phủ đầy cát Cát sít chặt 20 cách rung Giai đoạn làm khn xong, hòm khn hút chân khơng chờ rót - Cơng nghệ đúc mẫu cháy tóm tắt sau: + Chế tạo chi tiết mẫu polystyrol + Để hong gió tự nhiên để mẫu thay đổi kích thước (khoảng đến ngày) + Ghép chi tiết lại với thành mẫu hoàn chỉnh (đối với chi tiết lớn phức tạp) + Ghép chùm mẫu hệ thống rót + Sơn mẫu loại sơn chuyên dùng cho mẫu cháy + Sấy hong gió lớp sơn khơ hồn tồn + Chèn mẫu hệ thống rót vào hòm khn (có hút chân khơng) + Rót kim loại lỏng vào khuôn Kim loại đến đâu, mẫu polystyrol cháy dến tồn thể tích mẫu bị thay hồn tồn kim loại Trong q trình dúc, khí hình thành mẫu cháy qua thành khn có chênh áp hút chân không tạo nên + Sau đơng đặc hồn tồn, tháo chùm mẫu khỏi hòm khn Nếu làm khn theo kiểu chân khơng sau ngừng hút chân không, hạt cát tự rời khỏi vật đúc 21 - Ưu điểm: + Công nghệ đúc mẫu cháy tạo chất lượng bề mặt tương đối đẹp, sản phẩm khơng có ba via tính xác cao + Cơng nghệ dễ dàng tự động hóa nâng cao suất, việc tạo mẫu xốp tương đối đơn giản Quan trọng mẫu xốp sản xuất hàng loạt dựa hòm khn sản phẩm khơng có sai số Khơng phụ thuộc q nhiều vào cơng nhân làm khn + Dễ khí hóa tự động hóa, giảm thiểu lao động nặng nhọc giảm thiểu phát thải bụi gây ô nhiễm môi trường - Nhược điểm: + Giá thành cao + Chi phí ban đầu lớn, đặc biệt với chi tiết lớn + Các mẫu bị hỏng bị méo đọ bền thấp chúng + Khi đúc gang thép, nhiệt độ cao nên xốp bị phân hủy nhanh tạo nhiều khí hút chân khơng đưa vào để hút hết lượng khí nhiệt độ cao làm hạt xốp bị phân hủy thành chất giống nhựa đường, đơi ngồi qua lớp sơn phủ xúc tiến cho việc hinh thành dạng cacbon với tên gọi “lustrous carbon”, nguyên nhân dẫn đến khuyết tật nếp nhăn nốt lõm phía bề mặt vật đúc với hợp kim có thành phần cacbon cao, gang dẻo, dễ dàng xuất khuyết tật Mảu polystyrol Vật đúc 22 - Ứng dụng: Để sản xuất tất khối động cơ, đầu xi lanh, trục khuỷu, tàu sân bay vi sai hộp truyền động,… Sản phẩm đúc mẫu cháy V Cơng nghệ hợp nóng Đây loại cơng nghệ có lâu đời dùng làm lõi hàng loạt Gồm có 1.1 Hotbox Chất kết dính lỏng dạng polyme gốc phenol, ure với formaldehyde, hoà tan nước furfuyrlalcohol Chất đông cứng dung dịch muối; thí dụ: ammoniunitrat Hỗn hợp cát Hotbox đưa vào hộp nóng 2300C để làm đơng cứng 1.2 Warmbox Dạng polyme gốc mê với formaldehyde hoà tan nước furfurylalcohol Chất đông cứng loại axit đặc biệt (axit sulfuric sulfon axit) Hỗn hợp cát Warmbox đưa vào hộp nóng 1800C để làm đơng cứng Hai nhược điểm lớn Hotbox Warboxx tốn lượng để làm đông cứng lõi sau vấn đề mơi trường: làm lõi có nhiệt độ nên loại khí độc formaldehyde Hiện nay, công nghệ ứng dụng khoảng 7% Đức 23 1.3 Shellmoulding: Công nghệ Croning Công nghệ Croning phát minh Công ty Johannes Croning & CO., Hamburg – Altona, Đức Shellmoulding hay Croning thuộc loại công nghệ hộp nóng Hotbox lõi phải đưa vào làm với nhiệt độ từ 2000C – 2300C Khác với Hotbox, chất kết dính Croning có dạng bột Đây loại bột novolac gốc phenol/ formaldehyde Độ chảy loại bột từ 60 – 1000C VI.CÁT NHỰA Bột novalac (2 – 5%) trộn với cát silica nhiệt độ 1200C Nhiệt độ sau giảm xuống 1000C Sau cho thêm vào 12% dung dịch hexa (35% nước) trộn cho Cuối cho 0,2% calciumstearat vào trộn Calciumstearat làm việc lấy lõi khỏi khuôn dễ dàng Cơng nghệ cát nhựa (shellmoulding, croning) sử dụng hộp nóng, tốn lượng, dụng cụ làm khuôn cho lõi phải kim loại chịu nhiệt điều kiện không tốt cho môi trường nên áp dụng khoảng 5% để làm lõi VI CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG ĐÔNG CỨNG: NO BAKE-PROCESS Khác với CN hộp nóng (phải dùng nhiệt) có hộp nguội (phải dùng khí để làm đông cứng hỗn hợp cát), CN tự động cứng hay gọi No Bake cần chất đơng cứng (hardener) chất xúc tác (catalyst) hai, dạng lỏng để làm đông cứng hỗn hợp Những công nghệ tự đông cứng ứng dụng làm khuôn, lõi lớn, đơn chiếc, thủ công, để đúc gang, thép Công nghệ tự đông cứng quan trọng giới nêu đây: 1.1 Nhựa furan (furan No Bake, FNB) 24 Trong công nghệ tự đơng cứng, nhựa furan đóng vai trò quan trọng giới dùng làm khuôn lõi để đúc phôi gang, gang cầu, thép có trọng lượng từ 100 kg đến 100T Nhựa furan (furan resin) hợp chất polyme từ furfurylalcohoi, ure, nước formaldehyde với thành phần sau (công thức công ty Huettenes – Albertus Germany): 75% Furfulylalcohol,11% Fonnaldehyde, 9% Urê, 5% nước Tỉ lệ thành phần formaldehyde urê ảnh hưởng đến thời gian đông cứng độ bền hỗn hợp furan Thành phần furfurylalcohol ảnh hưởng đến tính chất chịu nhiệt hỗn hợp Đó lý sao, đúc thép thành phần FA nhiều phải lên đến 90% nitơ không 1% Nhiều nitơ gây rỗ đúc thép Để tránh tình trạng phơi đúc thép bị rỗ khí nên: - Giảm tối đa thành phần nitơ nhựa furan - Tăng nhiệt độ rót lên khoảng (30 – 500C) Sử dụng chất sơn khơng tốt (có chứa Zircon) Chất đơng cứng (hardener): loại axit hợp chất axit mạnh đông cứng theo phản ứng sau: Nhựa furen (lỏng) + chất đông cứng → nhựa đông cứng + nhiệt + nước Tuỳ theo điều kiện thời tiết, khí hậu độ ẩm cao… cần có nhiều chất đơng cứng khác để thích hợp với thời gian làm việc (tuổi xuân) hỗn hợp cát Những ưu điểm sử dụng công nghệ furan: + Đúc phôi gang, gang cầu, thép… 200T + Chất lượng phơi tốt, độ xác cao + Độ hỏng + Cát tái sinh 100% (lợi kinh tế, môi trường) + Không cần nhiệt để làm đông cứng khuôn lõi 1.2 Công nghệ Phenol Resin + hardener (axit): thay Phenol cho FA Tiết kiệm lượng, không làm hại môi trường 25 2.3 Cơng nghệ Pepset: Pholyurethane Chất kết dính hữu gồm thành phần: + Polyol (tên hoá học: polybenzylic ether phenol) loại polyme với phenol formaldehyde + dung môi + Chất đông cứng gốc urethane (lolyisocyanate) + dung môi + Chất xúc tác gốc pyrindin (axit quan): làm tăng nhanh tốc độ đông cứng Phương pháp chế tạo hỗn hợp Pepset: Thí dụ Cơng ty Huettenes – Albertus Germany): + Trộn sẵn 5% chất xúc tác – pyridin vào với chất kết dính (1) + Cân 100 kg cát silicat + Cân 600 kg chất kết dính có sẵn pyridin + Cân chất đơng cứng (2) +Trộn vòng 60 giây Như có hỗn hợp pepset, sau tính thời gian làm việc (tuổi xuân), thời gian rót độ bền hỗn hợp sau 2h, 4h, 24h Benzylether polyurethane Polyole + Polyisocyanate → (polyaddtion) Công nghệ Pepset (Polyurethane) dùng làm khuôn lõi đơn để đúc hầu hết loại kim loại: gang, thép, nhôm Ưu điểm: bẩn, formlaldehyde, độ phá khuôn tốt Nhược điểm: độc hại (isocyanate), chất đông cứng đắt, tuổi xuân ngắn 1.4 Công nghệ Alphaset: Phenol Resol – Ester Chất kết dính Alphaset dạng lỏng hợp chất polyme phenol formaldehyde Chất đông cứng (hardener) ester (Triacetin) Alphaset ứng dụng để làm khuôn lõi lối thủ công để đúc gang, thép Ưu điểm: không mùi (tốt cho môi trường) Chất lượng phôi tốt, bề mặt láng 26 Nhược điểm: Cát tái sinh không dễ cát furan Chất lượng tái sinh không tốt Tuổi thọ chất kết dính (phần I) ngắn 1.5 Công nghệ nước thuỷ tinh = Ester Công nghệ nước thuỷ tinh có từ lâu Hiện cơng nghệ áp dụng làm khn lõi nhiều nơi giới, có Việt Nam Những khn, lõi nhỏ đơng cứng với khí CO2 Những khuôn, lõi lớn đông cứng với Ester (dạng lỏng) Ưu điểm: Tốt cho môi trường (không mùi) Kinh tế (rẻ) Nhược điểm: Chất lượng phôi (không xác, bề mặt phơi khơng láng) Độ phá khn (độ tơi) dỡ Cát không tái sinh Công ty Hueuenes Albertus Gennany có loại phụ gia tên Rawo PHF trộn thêm vào hỗn hợp cát nước thuỷ tinh để tăng độ phá khn (độ tơi) VII CƠNG NGHỆ HỢP NG̣I COLD BOX Như trình bày trên, cơng nghệ hộp nóng dùng làm khn, lõi đúc hàng loạt tốn lượng gây ô nhiễm môi trường Những công nghệ tự đông cứng thường dùng làm khuôn đúc chi tiết lớn, đơn Loại công nghệ thứ ba loại công nghệ quan trọng dùng cho xưởng đúc hàng loạt phận tơ có tên cold box (CN hộp nguội) Khác với CN hộp nóng dùng nhiều CN tự đơng cứng (dùng axit hay ester), CN Cold box dùng khí để đơng cứng Có tất loại Cold box quan trọng Tuỳ theo loại khí đơng cứng mà chúng có loại tên khác sau đây: 1.1 Công nghệ nước thuỷ tinh CO2 Đông cứng theo công thức: Na2SiO2 → Na2CO3 Đây công nghệ để làm loại lõi nhỏ hàng loạt, rẻ tốt cho môi trường sử dụng nhiều Việt Nam Ngược lại công nghệ có nhiều nhược điểm: + Độ bền hỗn hợp thấp 27 + Chất lượng phôi + Rất khó phá khn (độ tơi kém) + Cát khơng tái sinh + Không dùng sơn khuôn dạng nước + Chóng hư 3.2 Cơng nghệ Cold box – Methylformiat Cơng nghệ Methylformiat có tên Beta set Khác với nước thuỷ tinh có gốc vơ cơ, beta set hợp chất polyme gốc phenol với độ Pa = 14.4 Beta set gồm thành phần: phenol resol khí methylformiat Sự đơng cứng hỗn hợp dựa việc giảm độ Pa phenol resol Thí dụ: cho 100 kg hỗn hợp Beta set: 100 kg cát, kg phenol resol, 400 g methylformiat Công nghệ Beta sét tốt cho môi trường, không mùi, độ bền hỗn hợp cao CN nước thuỷ tinh dùng sơn khuôn dạng nước Nhưng độ bền hỗn hợp beta set so sánh với CN SO2 Pu Cold box, nên Beta áp dụng Đức 1.3 Công nghệ Phenol Resol/ CO2 Công nghệ Phenol Resol/ CO2 biết đến vào 1990 lựa chọn cho CN nước thuỷ tinh độ bền cao NTT Tương tự Cold box M, chất kết dính polyme gốc phenol Tỉ lệ trộn hỗn hợp từ 2% đến 3,5% với cát Khác với Cold box M, CN dùng khí CO2 để đông cứng Hiện CN áp dụng khoảng 6% để làm lõi Đức 1.4 Công nghệ đông cứng với SO2 Công nghệ gồm thành phần: 28 1- Chất kết dính: gốc nhựa furan nhựa epoxy 2- Chất tạo oxy hố “Peroxid” 3- Khí CO2 làm đơng cứng Trộn chất kết dính peroxid vào với cát Khí CO2 tác động với peroxid nước axit sunphuric làm cứng hỗn hợp cát Cơng nghệ SO2 có ưu điểm sau: + Lõi làm nhanh + Độ bền lõi cao + Lõi giữ lâu + Lõi không bị ảnh hưởng độ ẩm + Chất lượng phôi tốt + Độ tơi tốt đúc nhôm - Nhược điểm CN vấn đề mơi trường khí SO2 hay làm bẩn khn làm lõi nên xưởng đúc Đức áp dụng CN để đúc sản phẩm 1.5 Cơng nghệ PUCB: Polyurethan Cold box PUCB công nghệ áp dụng nhiều giới làm lõi đúc hàng loạt loại phôi gang, gang cầu thép, nhôm hợp kim khác cho ngành ô tô Công ty Eisenwerk Bruehl Đức áp dụng công nghệ để đúc 15 ngàn block máy vòng ngày với sản lượng 1000 t/ phôi/ ngày Ngày 75% loại lõi dùng để đúc hàng loạt áp dụng CN PUCB PUCB gồm thành phần: Polyol (Polybenzylic Ether Phenol), Polyisocyanat, Khí quan (TEA, DMEA…) Thí dụ làm 100 kg hỗn hợp PUCB Công ty Huettenes Albertus Germany: Cân: 100 kg cát silica 600 g Gasharz 5366 (Polyol + dung môi) = 0,6% 29 600 g Am 5333 (lsocyanat + dung môi) = 0,6% Hỗn hợp cát trộn phút, sau cho vào máy làm lõi Dùng áp suất để đẩy hỗn hợp cát vào khuôn làm lõi Khí quan bơm vào để làm đơng cứng lõi Lõi sau làm xong có độ bền cao đúc Dùng cơng nghệ PUCB để làm loại lõi khó nhất, có thành mỏng mà khơng sợ bị gãy vỡ Lõi sau làm xong để hàng tuần mà không sợ giảm độ bền khơng bị ảnh hưởng khí hậu, độ ẩm Huettenes Albertus Dusseldorf (Germany) cơng ty hố chất ngành đúc hàng đầu giới việc sản xuất loại PUCB Vấn đề môi trường HA đưa lên hàng đầu để giảm tất chất độc hại phenol, formaldehyde loại PUCB Các dung môi gốc dầu hoả thay loại dầu thực vật Béo Diesel sản phẩm HA với TES (Tetraethylsilicat) loại bỏ mùi khí khó chịu làm lõi sau đúc: Tóm lược: Polyol (I) + Polyisocyanat (II) → polyurethan Cold box SO SÁNH GIỮA CÁC PHƯƠNG PHÁP 30 Phân loại Đúc khuôn kim loại Đúc ly Đúc tâm áp lực Đúc liên tục Đúc khuô n mẫu chảy Đúc Dieca Đúc Đúc khuô sting cát bán n vỏ nhựa lỏng mỏng Năng suất Tuổi thọ khn Độ xác lòng khn Gía thành chế tạo khn Sản phẩm chủ yếu Cao Trung bình Trung bình Cao Cao Cao Thấp Thấp Cao Cao Thấp Cao Cao Thấp Trun g bình Trung bình Trung Cao bình Cao Thấp Cao Thấp Trung bình Cao Trung bình Cao Thấp Cao Cao Trung Thấp bình Trung bình Chế tạo ống dẫn khí áp lực cao, secmang … Chế tạo vỏ bơm xăng dầu, nắp buồng ép… Sản xuất phôi thép cán Chế tạo dao phay, dao chuốt, loại bánh … Chế tạo chi tiết vừa nhỏ Sản xuất hệ truyề n động ô tô, phụ tùng động cơ… Sản xuất đĩa moto; phụ tùng máy nổ… Chế tạo van dẫn khí, kèn đồng … Cao Cao Sản xuất chi tiết cần sử dụng thiết bị hút khí tốt Trung bình Cao TỔNG KẾT, NHẬN XÉT Các tài liệu công nghệ đúc trích từ nhiều nguồn tư liệu khác Từ nhận xét ưu, khuyết điểm loại đúc mà có nhìn tổng quan tiến cơng nghệ đúc giói Qua đó, cho người 31 khái quát, tổng kết công nghệ đúc, giúp cho việc học môn cảm thấy tốt Nhóm chúng tơi xin chân thành cám ơn thầy tạo điều kiện để tìm hiểu nhiều loại đúc khác giới 32