Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 1) cung cấp cho học viên những kiến thức về một số tính chất vật lý của kim loại lỏng, quá trình điền đầy khuôn của kim loại lỏng, tương tác giữa kim loại lỏng và khuôn,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VẬT ĐÖC PHẦN PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KIM LOẠI LỎNG Sức căng bề mặt (Surface Tension) Độ sệt kim loại lỏng (Viscosity) Độ chảy loãng khả điền đầy khuôn (Fluidity) PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 1.1 SỨC CĂNG BỀ MẶT 1.1.1 Góc thấm ƣớt Ký hiệu: – ứng với kim loại lỏng – khơng khí – thành khn Các sức căng pha tương ứng: 1-2, 1-3, 2-3 Cos = (2-3 - 1-3)/ 1-2 PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ KLL thấm ƣớt thành khuôn Khi > 900 1-3 > 2-3 Góc thấm ướt lớn làm giảm khả thấm ướt kim loại lỏng với thành khuôn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ KLL thấm ƣớt thành khuôn Hệ quả: - Làm giảm khả điền đầy khuôn, đặc biệt với vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp - Hạn chế thâm nhập kim loại lỏng vào lỗ mao dẫn bề mặt khn hạn chế cháy dính cát học bề mặt vật đúc PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ Kim loại lỏng thấm ƣớt tốt thành khuôn Khi < 900 1-3< 2-3 Góc thấm ướt nhỏ làm tăng khả thấm ướt kim loại lỏng với thành khuôn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ Kim loại lỏng thấm ƣớt tốt thành khuôn Hệ quả: - Làm tăng khả điền đầy khuôn, đặc biệt với vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp - Làm tăng thâm nhập kim loại lỏng vào lỗ mao dẫn bề mặt khuôn dễ cháy dính cát học bề mặt vật đúc PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 1.1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến scbm a Thành phần hóa học kim loại lỏng KLL hịa tan ơxit có T nóng chảy < T nóng chảy KL làm giảm Thí dụ: FeO hợp kim sắt; CuO HK đồng Khi bề mặt KLL có màng ơxit khó chảy làm tăng Thí dụ: Al2O3, Cr2O3/thép lỏng; Al2O3/HK Al Các nguyên tố hòa tan kim loại lỏng PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ b Nhiệt độ c Vật liệu làm khuôn, chất sơn khn Nhiệt độ tăng góc thấm ướt giảm Sơn khn phấn chì, bột talc: làm tăng góc thấm ướt Phun dầu hỏa lên bề mặt khn: giảm góc thấm ướt PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 1.2 ĐỘ SỆT 1.2.1 Khái niệm Độ sệt trở lực bên kim loại lỏng làm cản trở dòng chảy - độ sệt động lực học - độ sệt động học; = / Re= vd/ v – vận tốc dài dòng chảy d - đường kính thủy lực ống Re < Reth: chảy tầng; Re > Reth: chảy rối Reth 3500 (thép cacbon); 7000 (gang xám) PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 10 PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 83 Các biện pháp ngăn ngừa bọng cát Giảm nhiệt độ rót Giảm thời gian KLL xạ nhiệt lên trần khuôn: - Giảm thời gian rót - Bố trí vật đúc khn hợp lý; nghiêng khn Chọn HHLK có thành phần thích hợp PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 84 3.6 SỰ HÌNH THÀNH KHÍ TRONG Q TRÌNH ĐƯC 3.6.1 Ngun nhân tạo khí Do tác dụng nhiệt KKL tƣơng tác với HHLK xảy trình: - Sự bay nước chất dễ bay HHLK - Sự bay nước liên kết sét - Sự cháy chất hữu HHLK PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 85 3.6.1 Nguyên nhân tạo khí Khí hịa tan KLL ngồi vật đúc đông đặc làm nguội: - KLL hồ tan khí nhiều KL rắn - T cao Khí hồ tan KL nhiều PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 86 3.6.1 Nguyên nhân tạo khí Khí sinh có thể: - Thốt ngồi qua khn - Thốt ngồi qua mặt thống KLL - Đi vào KLL tạo rỗ khí vật đúc (có thể bên mặt ngồi vật đúc) PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 87 Rỗ khí PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 88 Rỗ khí PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 89 Rỗ khí Vấn đề thảo luận Thường quan sát thấy dạng rỗ khí: - Có kích thước nhỏ: thường gọi bọt khí - Có kích thước lớn, thường nằm mặt vật đúc: thường gọi bọng khí - Bề mặt vật đúc phồng lên, đâm thủng màng phồng quan sát thấy bọng khí to Ngun nhân cụ thể việc hình thành dạng khuyết tật trên? Biện pháp ngăn ngừa? PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 91 3.6.2 Rỗ khí hình kim Đây dạng khuyết tật bề mặt vật đúc: dải bọt khí vng góc với bề mặt vật đúc PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 92 a Nguyên nhân hình thành 1.Sự tiết khí H2, N2 từ KLL KL giảm nhanh T tiếp xúc với thành khuôn khí khơng kịp ngồi - H2: Hợp kim Fe, Cu, Mg, Al … - N2: Hợp kim Fe PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 93 a Nguyên nhân hình thành Sự thành thành khí CO từ hợp kim Fe - Khi KLL tiếp xúc khuôn, ôxit sắt hình thành bề mặt vật đúc - Nếu lượng ôxit sắt đủ cao xảy phản ứng khử ôxy KLL tạo CO: Fe2O3 + 3[C] 2[Fe] + 3{CO} Fe3O4 + 4[C] 3[Fe] + 4{CO} FeO + [C] [Fe] + {CO} - phản ứng nguyên nhân gây thoát cacbon bề mặt vật đúc PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 94 a Nguyên nhân hình thành Sự hình thành nƣớc hợp kim Fe, Cu … KLL tiếp xúc khuôn tươi: MeO + 2[H] [Me] + {H2O} Sự hình thành khí H2S biến tính cầu hóa gang Mg: - [Mg] + [S] (MgS) - Khi tiếp xúc với khuôn tươi: MgS + H2O MgO + {H2S} PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 95 b Các biện pháp phòng tránh Tăng độ thơng khí khn Giảm độ ẩm khn Khử khí KLL triệt để trước rót Sấy kỷ dụng cụ phục vụ nấu, rót PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 96 Câu hỏi ôn tập Hãy liệt kê tất dạng khuyết tật đúc sinh q trình điền đầy khn Hãy liệt kê tất dạng khuyết tật đúc sinh tương tác kim loại khuôn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 97 ... lỏng – khơng khí – thành khn Các sức căng pha tương ứng: 1-2 , 1-3 , 2-3 Cos = ( 2-3 - 1-3 )/ 1-2 PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ KLL thấm ƣớt thành khuôn Khi > 900 1-3 > 2-3 Góc thấm ướt lớn... ướt kim loại lỏng với thành khuôn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ KLL thấm ƣớt thành khuôn Hệ quả: - Làm giảm khả điền đầy khuôn, đặc biệt với vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp - Hạn chế thâm nhập... PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ Kim loại lỏng thấm ƣớt tốt thành khuôn Hệ quả: - Làm tăng khả điền đầy khuôn, đặc biệt với vật đúc thành mỏng, hình dạng phức tạp - Làm tăng thâm nhập kim loại lỏng vào lỗ mao