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 (%) 92,594,5 cát thạch anh + 46 nước thủy tinh (M = 2,1; = 1,321,40 kg/dm3) + 1,5 FeSi 75 47 nước thủy tinh (M = 2,0; = 1,30kg/dm3) + 14 FeSi 75 + cát thạch anh (còn lại) Cát thạch anh + 610% nước thủy tinh (M = 2,12,2; = 1,421,50kg/dm3) + 28% chất chứa oxit canxi 2,04,5 nước thủy tinh (M = 2,52,8; = 1,481,50kg/dm3) + 0,20,5 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: 5456% CaO; 2930% SiO2; 33,5 Al2O3; 2,9 3% Fe2O3; 2,33% (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 = 3,03,2; = 1,48kg/dm3) + 0,7 xút (= 1,151,25kg/dm3) Làm khuôn, ruột cho đúc thép (97,5 cát silicat Zr + 2,5 bùn nephelin) + 6,07,0 nước thủy tinh (M = 3,03,2; = 1,45kg/dm3) + 0,70,8 xút ( = 1,151,25kg/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 1218 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 = 2,72,8; = 1,301,32kg/dm3) + 0,05 chất tạo bọt (96 cát thạch anh + xỉ ferro crôm) + NTT (M = 2,72,8; = 1,301,32kg/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 = 2,72,8; = 1,301,32kg/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 = 2,73,0; = 1,32kg/dm3) + 0,100,15 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 -