Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình hình thành vật đúc (Phần 3) cung cấp cho học viên những kiến thức về co ngót trong quá trình đông đặc của vật đúc, ứng suất trong vật đúc, biện pháp giảm ứng suất dư,... 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 CO NGĨT TRONG Q TRÌNH ĐƠNG ĐẶC CỦA VẬT ĐƯC Từ khóa: Contraction; Shrinkage; Void; Porosity PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 6.1 MỞ ĐẦU Trong q trình đơng đặc làm nguội, phần lớn KL HK giảm thể tích tượng co Hệ co: - Làm thay đổi kích thước VĐ - Tạo điều kiện hình thành lõm co, xốp co vật đúc Sự thay đổi khối lượng riêng HK Al-Si theo nhiệt độ PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 6.1.1 Co HK đúc trạng thái lỏng Xảy khoảng từ T rót đến TL Thể mức tụt xuống bề mặt KL rót vào khn Quá trình co lỏng xảy khoảng đơng Mức độ co lỏng tăng tăng T rót Độ co thể tích KLL giảm 1000C: - Gang lỏng: 1,1% - Thép cacbon: 1,3 – 1,7% PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 6.1.2 Co HK đúc trình đơng đặc Hầu hết hợp kim, chuyển từ lỏng sang rắn, thể tích VĐ giảm Ngoại lệ: gang xám - Sự tiết graphite làm tăng thể tích - 1% graphite tiết làm tăng khoảng 2% thể tích PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 6.1.3 Co HK đúc làm nguội trạng thái rắn Hầu hết KL, HK làm nguội trạng thái rắn giảm thể tích Hệ số co thể tích trạng thái rắn thường nhỏ trạng thái lỏng giảm dần theo T Trường hợp ngoại lệ: q trình nguội có kèm chuyển biến pha làm tăng thể tích (thường khơng đáng kể, xem hình trang bên) PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ Độ co tổng V= VL VK VS V: độ co tổng VL: co trạng thái lỏng VK: co q trình đơng đặc VS: co trạng thái rắn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ Minh họa trình co từ trạng thái lỏng đến vật đúc đơng đặc hồn tồn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 6.1.4 Các khuyết tật gắn liền co Co trạng thái lỏng đông đặc: nguyên nhân lõm co xốp co Co trạng thái rắn: nguyên nhân sai lệch kích thước, hình thành ứng suất, biến dạng, nứt Thiết kế hợp lý để tránh cong vênh PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 104 7.5.2 Nứt VĐ Nếu VĐ có kết cấu đối xứng đủ cứng vững để không bị biến dạng có ứng suất dư ứng suất dư lưu lại VĐ Ở vật liệu dẻo: Khi ứng suất dư > giới hạn đàn hồi: VĐ bị biến dạng dẻo (sẽ làm giảm ứng suất dư) Khi ứng suất dư > giới hạn bền: VĐ bị phá huỷ dẻo Ở vật liệu dòn: Khi ứng suất dư > giới hạn bền: VĐ bị phá huỷ dòn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 105 7.5.2 Nứt VĐ PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 106 7.5.2 Nứt VĐ 107 PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 108 7.6 BIỆN PHÁP PHÕNG TRÁNH 7.6.1 Điều chỉnh kết cấu VĐ Ứng suất nhiệt nhân tố tạo ứng suất dư VĐ Đối với VĐ phức tạp có nhiều thành có độ dày khác điều chỉnh phần VĐ có bề dày đồng VĐ nguội đồng giảm ứng suất dư PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 110 7.6.1 Điều chỉnh kết cấu VĐ Chuyển từ trạng thái kéo sang trạng thái uốn PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 112 7.6.2 Hợp kim đúc phù hợp Khi chế tạo VĐ GX có độ bền cao, q trình đơng đặc, lượng graphit tiết VĐ co nhiều Thành mỏng có tốc độ nguội lớn graphit so với thành dày thành mỏng co nhiều thành dày tồn ứng suất dư lớn Nếu gang biến tính trước rót graphit hố gang thành dày mỏng cân VĐ co đồng giảm ứng suất P, S gang, thép làm giảm độ dẻo gang tăng ứng suất khả nứt VĐ 113 7.6.3 Các điều kiện công nghệ Để giảm khác tốc độ nguội phần VĐ làm khn nhiều loại vật liệu: - Thành mỏng: VL có độ truyền nhiệt nhỏ - Thành dày: VL có độ truyền nhiệt cao PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 114 7.7 BIỆN PHÁP GIẢM ỨNG SUẤT DƢ Khi VĐ tồn ứng suất dư: mạng tinh thể bị biến dạng Nhờ “hiện tượng bò vật liệu”: biến dạng dần cân PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 115 7.7.1 Hoá già tự nhiên Ở VĐ có ứng suất dư sau nguội xảy trình thải ứng suất nhiệt độ thường: “hố già tự nhiên” Q trình thải ứng suất xảy chậm: năm ứng suất giảm 10 – 20% PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 116 7.7.2 Hoá già nhân tạo Để trình thải ứng suất dư VĐ xảy nhanh, tiến hành nung VĐ T xác định: “ủ khử ứng suất” “hoá già nhân tạo” Quá trình ủ khử ứng suất cần vài Mức độ khử ứng suất phụ thuộc: nhiệt độ ủ độ bền hợp kim đúc PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 117 Khử ứng suất cho VĐ gang xám PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 118 ... thể tích vật đúc Thường quan sát đúc HK đồng, HK nhôm b Xốp co tập trung Ở vị trí: - Các thành dày vật đúc - Các vùng bị nhiệt - Xốp co đường tâm PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 18 Sự hình thành xốp... tượng co Hệ co: - Làm thay đổi kích thước VĐ - Tạo điều kiện hình thành lõm co, xốp co vật đúc Sự thay đổi khối lượng riêng HK Al-Si theo nhiệt độ PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 6.1.1 Co HK đúc trạng thái... độ nguội quy định bởi: - Vật liệu làm khuôn - Chiều dày thành khn - Việc nung nóng làm nguội cưỡng khuôn - Chiều dày thành VĐ PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 23 6.4.3 Ảnh hƣởng hình dạng VĐ Tìm số thí