Mục tiờu của đề tài luận văn tốt nghiệp: “Nghiờn cứu ảnh hưởng của khuụn đỳc tới chất lượng vật đỳc” là xỏc định được ảnh hưởng của cỏc loại khuụn mẫu chỏy được làm từ cỏc dạng vật liệu làm khuụn khỏc nhau tới chất lượng của vật đỳc. Từ đú định hướng cho việc lựa chọn cụng nghệ trong quỏ trỡnh ỏp dụng nú vào sản xuất đỳc. Trờn cơ sở lý thuyết đó trỡnh bày ở chương 1 và 2, để thực hiện được mục tiờu đề ra cần thực hiện sỏu nội dung nghiờn cứu sau:
1. Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc loại khuụn đỳc tới tổ chức và cơ tớnh của hợp kim đỳc A356
2. Nghiờn cứu ảnh hưởng của chất biến tớnh AlTi5B tới tỏ chức và cơ tớnh của hợp kim A356
3. Nghiờn cứu ảnh hưởng của độ chõn khụng tới tổ chức và cơ tớnh hợp kim
A356
4. Nghiờn cứu đường cong nguội của hợp kim A356 và nhiệt độ cỏc khuụn
5. Xỏc định thụng số đụng đặc của khuụn mẫu chỏy cỏt khụ cú hỳt chõn khụng
bằng phương phỏp Shaito
6. Khả năng gõy ra khuyết tật đỳc trong cụng nghệ đỳc mẫu chỏy.
3.2. ĐỐI TƯỢNG NGHIấN CỨU 3.2.1 Hợp kim đỳc
a) Mỏc A356:
Hợp kim A356 là hợp kim silumin trước cựng tinh cú thành phần hoỏ học được đưa ra trong bảng 3.1. Sau khi đỳc ra cú tổ chức nhỏnh cõy, ngoài cỏc pha cơ bản như α, cựng tinh (α+Si) cú thể quan sỏt thấy cỏc pha liờn kim: Al15(Mn,Fe)3Si2, Al5FeSi và Mg2Si.
Bảng 3.1 Thành phần hoỏ học của hợp kim A356, %
Cu Mg Mn Si Fe Zn Ti Al
≤0,2 0,25-0,45 ≤0,1 6,5-7,5 ≤0,2 ≤0,1 ≤0,2 Cũn lại
Hợp kim A356 cú độ bền nhiệt cao, cú thể làm việc trong điều kiện ứng suất thay đổi phức tạp, nhiệt độ biến thiờn liờn tục, cú tớnh chịu mài mũn. Dưới đõy là một số tớnh chất cơ tớnh và tớnh chất lý học của A356:
Mụ đun đàn hồi E: 72,4GPa Giới hạn bền nộn Rnm: 260 MPa
Giới hạn bền kộo Rkm≥ 228 MPa Giới hạn chảy quy ước Rp0,2 = 185 MPa
Giới hạn chảy Rp≥152 MPa Giới hạn bền mỏi 90MPa
Giới hạn bền xoắn 205 MPa Độ dai phỏ huỷ A5 = 4%
Nhiệt độ đường lỏng Tl = 615OC Nhiệt độ đường đặc Ts = 555OC
Ẩn nhiệt kết tinh 389kJ/kg Khối lượng riờng ρ = 2685 kg/m3 ở 20OC Độ dẫn nhiệt 151-167 W/mK Nhiệt dung riờng C=963 J/kgK ở 100OC Hệ số dón nở nhiệt αT= 21,5-23,5 (àm/m.K trong khoảng 20-300OC.
Hợp kim A356 được dựng để chế tạo cỏc chi tiết: bơm, phụ tựng đường ống hàng khụng, thõn động cơ xy lanh làm nguội bằng nước, cỏc bộ điều khiển, cỏc chi tiết trong ụ tụ, mỏy kộo, mỏy nụng nghiệp và mỏy động lực
b) Mỏc ACD12:
Là hợp kim silumin cựng tinh với hàm lượng Si = 10,5-13%. Hợp kim này cú tớnh chảy loóng cao, bền ăn mũn và mài mũn tốt, song cú cơ tớnh thấp, tớnh cắt
gọt xấu. Nú được dựng phổ biến trong đỳc ỏp lực. Để tăng cơ tớnh cho hợp kim,
thường được đưa thờm cỏc nguyờn tố hợp kim khỏc. Bảng 3.2 đưa ra thành phần
Bảng 3.2 Thành phần hoỏ học của silumin cựng tinh ở cỏc nước khỏc nhau, %
Nguyờn tố hợp kim TC Mỏc
Mg Si Mn Cu Ni Zn Ti Sn Pb Fe
ACD12 0,335 9,48 0,27 1,72 0,0858 1,9 0,0468 0,0511 0,183 0,861
Nhụm này cú nhệt độ khoảng đụng đặc khoảng: 575-620oC; nhiệt độ đỳc rút
700-750OC
3.2.2 Khuụn đỳc
a) Khuụn tươi:
Khuụn tươi được làm từ hỗn hợp cỏt-bentonit.
-Cỏt V6 của cụng ty VICOSIMEX Đà nẵng cú: Độ ẩm 0,232%; Hàm lượng
chất bựn 0%; kớch thước hạt nằm trong nhúm 0.2, 0.16, 01; Tổng trọng lượng cỏt nằm trờn ba mắt sàng đạt 90,61%, cũn trờn bốn sàng liờn tiếp là 97,602%. Cỏt thuộc nhúm 016A. Hỡnh 3.1 biểu diễn sơ đồ cột thành phần độ hạt cỏt VICOSIMEX.
Hình 3.4. Thành phần độ hạt của cát VICOSIMEX 0 10 20 30 40 50 60 70 2.5 1.6 1 0.63 0.4 0.31 5 0.2 0.16 0.1 0.063 0.5 Đáy Bùn Kích th−ớc mắt sàng Khối l − ợng cát trên sàng [%] Hỡnh 3.1 Giản đồ thành phần độ hạt của cỏt V6. VICOSIMEX
-Bentonit thương mại DMC (Cụng ty cổ phần dung dịch khoan và húa phẩm dầu khớ), Di-linh (cú thành phần và tớnh chất như sau (sú liệu do nhà phõn phối bentonit cung cấp). Sột Di linh cú: Độ ẩm 11,73%; Thể tớch trương nở là 23 ml; Chỉ số trương nở Si là 26,07ml; Độ pH là 8,6; Hàm lượng xụđa trong sột là 2,5%. Hỡnh 3.2 là biểu đồ diễn tả độ trầm tớch của bentonit Dilinh
-Hỗn hợp làm khuụn cú thành phần: 8% bentonit; 5% W; cũn lại là cỏt
-Khuụn được làm trong hộp khuụn kớch thước 140x140x220 (hỡnh 3.3)
Hình 3.7. Độ trầm tích của bentonit Dilinh
98 87.75 77.75 60.75 42.25 30.2528.5 28 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 Thời gian sa lắng [h] Chỉ số trầm tích [ml ] 1 2 3 4 5 6 7 8 h Hỡnh 3.2 Độ trầm tớch của bentonit Di linh
- Chế tạo khuụn tươi: Dựng một thanh gỗ trũn đường kớnh 21 mm cao 300 mm. để làm mẫu. Đặt hũm khuụn lờn tấm phẳng, đặt thanh gỗ vào giữa hũm, cho hỗn hợp làm khuụn vào gió chặt đều, là phẳng mặt trờn, lấy mẫu. Lỳc đỳc rút sẽ đặt mẫu xốp khụng sơn vào hốc khuụn.
b) Khuụn CO2
- Cỏt V6 như trờn
- Thuỷ tinh lỏng Thỏi hà cú thành phần: (M) = 2,922, tỷ trọng (ρ) = 1430kg/cm3, Na2O = 9.81%, SiO2 = 27,78%, H2O = 60,57%;
- Khớ CO2 thương mại
- Thành phần hỗn hợp làm khuụn: 7% thuỷ tinh lỏng; cũn lại là cỏt
- Chế tạo khuụn: Cũng dựng thanh gỗ trờn làm mẫu. Đặt hũm lờn tấm phẳng,
đặt mẫu vào giữa, cho hỗn hợp vào gió đều, gạt cỏt thừa, là mặt và rỳt mẫu khỏi khuụn, thổi khớ CO2 đúng rắn khuụn.
c) Khuụn cỏt khụ cú hỳt chõn khụng:
- Cỏt V6 của VICOSIMEX
- Hệ thống tạo chõn khụng cú thể đạt tới -700mmHg (hỡnh 3.4)
Hỡnh 3.5 Thựng chốn mẫu xốp
-Chế taọ khuụn cỏt khụ hỳt chõn khụng: Chế tạo mẫu xốp như trờn, sơn mẫu
hai lớp bằng chất sơn cú thành phần đưa ra trong bảng 3.3. Cỏch sấy mẫu như sau: Mẫu sau khi sơn lần 1 được treo lơ lửng trong một thựng đủ lớn. Trong thựng cú lắp 4 búng đốn 75W để tạo ra nhiệt độ trong thựng khoảng 50 - 600C. Sấy mẫu đó sơn 40-50 phỳt, rồi lấy ra sơn tiếp lần 2, rồi lại đưa vào sấy như trờn.. Thựng chốn mẫu được làm bằng tụn tấm cú hỡnh (hỡnh 3.5). Rải đều một lớp cỏt lờn đỏy thựng, sau đú đặt mẫu vào giữa. Vỡ thựng cú hỡnh chữ nhật nờn đó dựng một tấm gỗ chắn
ngang đảm bảo kớch thước khuụn bằng với kớch thước hũm gỗ. Đổ cỏt trắng khụ
vào và rung đều cho đến khi chắc thỡ thụi. Dựng đất sột ướt vờ thành đỉa bao xung quanh mặt khuụn, sau đú đạy lờn trờn mặt một tấm nilon mỏng.
d) Khuụn kim loại:
3.2.3 Mẫu polystyrene
Mẫu cú dạng hỡnh trụ kớch thước Φ22 x 200 mm (hỡnh 3.7) được chế tạo ra
bằng cỏch cắt khối xốp cú sẵn. Khối xốp cú tỷ trọng 0,017g/cm3. Để gia cụng mẫu dựng dụng cụ cắt bảng điện (hỡnh 3.8).
Hỡnh 3.7 Hỡnh dạng và kớch thước mẫu xốp
Bảng3. 3 Thành phần của sơn
Chất ZrSiO4 Sột Bentonit CMC Dextrin Nước
Thành
phần(%) 50-60 3 0,8 0,5 Cũn lại
3.2.4 Chế tạo hợp kim nhụm lỏng
a) Vật liệu và dụng cụ chế tạo hợp kim lỏng:
Nhụm thỏi thương phẩm cú thành phần và tớnh chất như trờn được cắt ra thành khoanh nhỏ vừa nồi. Nồi nấu là ống sắt hàn được làm sạch sau đú được sơn phủ bằng sơn graphit với chất dớnh thuỷ tinh lỏng và đất sột. Chiều dày lớp sơn tới 1mm. Để sơn bỏm chặt nồi, thỡ trước khi sơn phải làm sạch và nung núng nồi đến 150-200OC mới được sơn. Lũ nấu là lũ nồi điện trở thớ nghiệm (hỡnh 3.7)
Hỡnh 3.9 Lũ nấu nhụm thớ nghiệm
Bỏ nhụm vào lũ, nõng nhiệt độ lũ lờn khoảng 6500C để hợp kim chảy lỏng hoàn toàn sau đú tiến hành khử khớ và gạt xỉ. Để khử khớ cho nhụm lỏng dựng bột nấu là criolit.
Nõng nhiệt độ của nhụm lờn đến 650oC .Giữ nhiệt ổn định trong khoảng vài
phỳt, rồi tiến hành rút kim loại lỏng vào khuụn. Nhiệt độ nhụm được đo bằng can
nhiệt nhỳng nối với đồng hồ đo nhiệt.
3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
Phương phỏp nghiờn cứu được tiến hành theo hai phương phỏp là tổng hợp lý thuyết và thực nghiệm. Từ lý thuyết được trỡnh bày trong chương 1 và chương 2 xõy dựng nội dung nghiờn cứu. Trong phần này sẽ trỡnh bày cỏc phương phỏp thực nghiệm để xột nghiệm đỏnh giỏ chất lượng kim loại.