Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4: Một số phương pháp đúc (Phần 7)

Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4: Một số phương pháp đúc (Phần 7) cung cấp cho học viên những kiến thức về đúc trong khuôn cát – nước thủy tinh, cấu trúc silicat natri, cơ chế đông rắn của nước thủy tinh, hỗ hợp cát - nước thủy tinh dẻo tự đông rắn,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

CHƯƠNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÚC PHẦN ĐÚC TRONG KHUÔN CÁT – NƯỚC THỦY TINH PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ Từ khóa • Glass Water PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ MỞ ĐẦU 1.1 Nguyên lý Trộn hỗn hợp cát – nước thủy tinh (NTT) theo tỉ lệ thích hợp Điền đầy HH vào khn hộp ruột Làm đông cứng HH phương pháp PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 1.2 Ưu điểm Độ xác vật đúc cao so với đúc khuôn cát – sét Giảm thao tác làm xương, găm đinh độ bền khuôn, ruột cao Tính chảy HH cao  dễ điền đầy hịm khn Năng suất lao động cao Ít nhiễm mơi trường PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 1.3 Nhược điểm Độ bền tươi HH thấp Thời gian bảo quản khuôn, ruột bị hạn chế Tuổi xuân HH ngắn Chất lượng cát ngun liệu phải cao Khó phá khn, ruột khơng có biện pháp thích hợp Tính bám dính HH vào mẫu cao PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 1.4 Phạm vi sử dụng Dùng đúc VĐ gang, thép có kích thước nhỏ, trung bình, lớn với độ xác độ bóng bề mặt Phù hợp với tất loại hình SX PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ NƯỚC THỦY TINH (NTT) 2.1 Mở đầu Là chất dính vơ khơng thuận nghịch Dung dịch nước silicat kiềm có cơng thức R2O.mSiO2.nH2O, đó: - m: module NTT - R: Na, K, Li Công dụng: - Silicat natri: làm khuôn, ruột, vữa xây lò … - Silicat kali: thuốc bọc vỏ que hàn - Silicat liti: công nghệ thủy tinh PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 2.2 Cấu trúc silicat natri Bao gồm oxit silixit mang điện tích âm ion natri mang điện tích dương Khi hàm lượng oxit natri lớn: silicat natri có cấu trúc lớp: tính chất đặc trưng liên kết ion Khi hàm lượng oxit natri bé: silicat natri có cấu trúc khơng gian: tính chất đặc trưng liên kết cộng hóa trị PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 2.3 Cấu trúc NTT  Silicat natri hòa tan nước tạo thành NTT  NTT dung dịch ion Na+, OH-, H+ anion Số lượng dạng tồn phụ thuộc vào nồng độ silicat natri m theo quy luật: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 2.4 Cơ chế đông rắn NTT 2.4.1 Hình thành silicat natri Khi sấy, NTT nước  hình thành cấu trúc có dạng khung xương tứ diện silixit có đỉnh tự ion Na+ liên kết ion với khung xương Silicat natri có độ bền cao PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 10 3.2.2 Hóa bền phương pháp sấy Dùng chụp để sấy • Nếu nhiệt độ gió nóng 200-3000C: thời gian sấy: – 20 phút; chiều dày lớp hóa bền 1530mm Thổi gió nóng qua HTR PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 32 3.3 Hóa bền phụ gia 3.3.1 Các chất hóa bền Các chất phụ gia rắn dạng bột: fero-silic, silico canxi, fero-canxi, disilicat canxi, xỉ luyện gang, xi măng, nephelin, muối Na2SiF6 Các chất phụ gia dạng lỏng: este hữu cơ: momoaxetin (CH3COOCH2(HOCH2)2), diaxetin ((CH3COOCH2) HOCH) PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 33 3.3.2 Công nghệ Trộn trước cát NTT máy trộn cánh Trước làm khuôn, ruột, cho chất phụ gia đông rắn vào trộn tiếp, đem sử dụng Thời gian HH đông rắn từ 10 phút đến giờ, phụ thuộc: - Loại chất xúc tác lượng sử dụng - Độ mịn chất xúc tác - Nhiệt độ, độ ẩm môi trường - Chiều dày thành khuôn, ruột PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 34 3.3.3 Ưu điểm- Nhược điểm Giá rẻ Độ xác khn cao so với CN CO2 Chủ động điều chỉnh thời gian đông rắn độ bền khn HH có tính chảy cao hơn, đặc biệt dùng chất phụ gia dạng lỏng Độ sinh khí Tuổi xuân HH thấp PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 35 3.3.4 Một số thành phần hỗn hợp (%) 92,594,5 cát thạch anh + 46 nước thủy tinh (M = 2,1;  = 1,321,40 kg/dm3) + 1,5 FeSi 75 47 nước thủy tinh (M = 2,0;  = 1,30kg/dm3) + 14 FeSi 75 + cát thạch anh (còn lại)  Cát thạch anh + 610% nước thủy tinh (M = 2,12,2; = 1,421,50kg/dm3) + 28% chất chứa oxit canxi 2,04,5 nước thủy tinh (M = 2,52,8;  = 1,481,50kg/dm3) + 0,20,5 este + cát thạch anh (còn lại) PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 36 HH CÁT-NTT DẺO TỰ ĐÔNG RẮN 4.1 Mở đầu Được phát minh năm 1960 Thụy Sĩ HH gồm cát, NTT, chất phụ gia đông rắn cho thêm bùn nephelin để tạo độ dẻo cho hỗn hợp (cịn đóng vai trị chất phụ gia đơng rắn) Nephelin chất thải trình sản xuất boxit từ quặng nephelin Thành phần hóa học: 5456% CaO; 2930% SiO2; 33,5 Al2O3; 2,9 3% Fe2O3; 2,33% (Na2O + K2O) Thời gian đông rắn: phút – PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 37 4.2 Đặc điểm hỗn hợp Độ bền tươi cao In hình tốt Ít sinh khí, độ thơng khí cao Dễ phá dỡ khn Ít nhiễm mơi trường, không độc hại Rẻ tiền PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 38 4.3 Một số thành phần hỗn hợp (%) (97,4 cát + 2,6 bùn nephelin) + 7,3 nước thủy tinh (M = 3,03,2;  = 1,48kg/dm3) + 0,7 xút (= 1,151,25kg/dm3) Làm khuôn, ruột cho đúc thép (97,5 cát silicat Zr + 2,5 bùn nephelin) + 6,07,0 nước thủy tinh (M = 3,03,2;  = 1,45kg/dm3) + 0,70,8 xút ( = 1,151,25kg/dm3) Làm khuôn ruột cho vật đúc lớn thép cacbon thép hợp kim 90,3 cát + nước thủy tinh + bùn nephelin + 0,7 xút ( = 1,25kg/dm3) PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 39 HH CÁT-NTT CHẢY LỎNG TỰ ĐÔNG RẮN 5.1 Mở đầu Công bố năm 1961 Liên Xô Đây HH cát – NTT – chất phụ gia đông rắn + chất hoạt tính bề mặt PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 40 5.2 Đặc điểm Không cần đầm khuôn mà cần rung lèn chặt với chế độ rung thích hợp Dễ phá khuôn PP làm khuôn HH cát – NTT khác Độ thơng khí tốt; độ sinh khí thấp Dễ tái sinh HH Không độc hại, thân thiện với môi trường Rẻ PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 41 5.2 Đặc điểm Độ bền khuôn sau đông rắn không cao (chỉ cao HH cát – sét chút ít) HH có độ rã cao: khó dùng sơn nước Tuổi xuân HH ngắn HH dễ dính vào mẫu, HR Nên sơn mẫu, HR parafin, silicon … PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 42 5.3.Chất hoạt tính bề mặt (chất tạo bọt) 5.3.1 Mở đầu Để HH rời rạc chuyển sang trạng thái chuyển động lỏng cần phải cho vào HH chất hoạt tính bề mặt (HTBM) Chất HTBM chất có khả hấp phụ lên bề mặt phân chia pha làm giảm lượng tự bề mặt chúng Phân tử chất HTBM gồm phần: đầu gốc ưa nước để chất HTBM dễ hòa tan nước; đầu gốc kị nước để tạo bọt khí làm HH chuyển sang trạng thái chuyển động lỏng PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 43 5.3.2 Một số chất tạo bọt  Alkilsulphonat: tên thương mại: sulphonat, chứa 1218 ngun tử cacbon, cơng thức hóa học CnH2n+1 – SO3Na;  Alkilsulphat: tên thương mại: Progres, công thức cấu tạo: R  C HOSO Na | CH3  Alkilarilsulphonat: muối alkillarilsulphatnatri, công thức cấu tạo : R: gốc kị nước chứa – 12 nguyên tử cacbon PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 44 5.3.3 Nguyên lý làm khuôn Cho chất tạo bọt vào HH cát – NTT – chất phụ gia đơng rắn: HH có tính “chảy lỏng” Trình tự trộn: trộn cát, chất tạo bọt; cho NTT vào trộn tiếp; cho chất xúc tác đông rắn vào trộn tiếp Trộn xong, đem “rót” HH vào khn hộp ruột (đặt sàn rung); rung với chế độ rung thích hợp Sau 15 – 60 phút: tháo mẫu (hộp ruột) Sau – 12 h: HH đạt độ bền cao nhất: lắp khn rót PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 45 5.4 Một số thành phần hỗn hợp (%)  Chất phụ gia đông rắn thường dùng: xi măng portland, disilicat calci, xỉ luyện gang …  (93 cát thạch anh + xỉ ferro crôm) + NTT (M = 2,72,8;  = 1,301,32kg/dm3) + 0,05 chất tạo bọt  (96 cát thạch anh + xỉ ferro crôm) + NTT (M = 2,72,8;  = 1,301,32kg/dm3) + 0,3 xút ( = 1,3kg/dm3) + 0,12 chất tạo bọt Dùng làm khuôn đúc thép  (94,6 cát thạch anh + xỉ ferro crôm + 1,4 bột than) + NTT (M = 2,72,8;  = 1,301,32kg/dm3) + 0,3 xút ( = 1,3kg/dm3) + 0,15 chất tạo bọt Làm khuôn đúc gang  (95 cát thạch anh + xỉ ferro crôm ) + NTT (M = 2,73,0;  = 1,32kg/dm3) + 0,100,15 chất tạo bọt Làm khuôn đúc gang, thép PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ 46 ... cacbonat M=2, 6-2 ,8 NaOH Dầu mazut Nhỏ 50 C016A 50 - 4-8 5-7 0, 5-1 ,5 - Trung bình 25 C016A 75 -