11.5. đúc trong khuôn vỏ mỏng
11.5.1- Khái niệm
Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát nh−ng thành khuôn mỏng chừng 6 ữ 8mm. Đúc trong khuôn vỏ mỏng có những đặc điểm sau:
- Có thể đúc đ−ợc gang, thép, kim loại màu (nh− khuôn cát), khối l−ợng vật đúc đến 100kg, độ chính xác đạt cấp 7.
- Khuôn vỏ mỏng là khuôn khô, nhẵn bóng, thông khí tốt, truyền nhiệt kém, không hút n−ớc và bền nên cho phép nhận đ−ợc vật đúc ít rỗ, xốp, nứt và những khuyết tật khác. Đồng thời giảm đ−ợc hao phí kim loại cho hệ thống rót vì không cần hệ thống rót lớn nh− trong khuôn cát.
Tr−ờng đại học bách khoa - 2006 54
- Do tính truyền nhiệt kém nên khi đúc gang không bị hoá trắng. Nhiệt độ rót có thể nhỏ hơn trong khuôn cát chừng 20 ữ 30P
0
P
C.
- Đơn giản hoá quá trình dở khuôn và làm sạch vật đúc. Quá trình chế tạo khuôn vỏ mỏng dễ cơ khí hoá và tự động hoá.
Hỗn hợp khuôn vỏ mỏng bao gồm bột cát thạch anh với 4ữ6% punvebakêlit (punvebakêlit là hỗn hợp của fênôn và urêtrôpin, nó dễ đông đặc, dễ nhào trộn với cát, cất giữ thuận lợi nh−ng đắt và hiếm).
Hỗn hợp khuôn cát và punvêkakêlit có đặc tính là ở nhiệt độ 200 ữ 250P
0
P
C phần tử fênôn chảy ra và có khả năng dính kết các hạt cát với nhau, tự hoá cứng tạo nên hỗn hợp khuôn có độ bền khoảng 20 ữ 50 N/cmP
2
P
. Sau khi đã hoá cứng, nó không có khả năng chảy ra nữa mặc dù nung nóng đến nhiệt độ cao hơn 250P
0
P
C.
11.5.2- Công nghệ chế tạo vật đúc trong khuôn vỏ mỏng
Trình tự đúc trong khuôn vỏ mỏng nh− sau:
- Ghép mẫu vào tấm mẫu: dùng mẫu bằng kim loại kẹp chặt trên tấm mẫu bằng thép hoặc gang xám. Làm sạch mẫu và tấm mẫu rồi phun lên trên một lớp cách mẫu bằng dầu mazut.
- Nung nóng mẫu và tấm mẫu đến nhiệt độ 220 ữ 250P
0
P
C. - Lấy mẫu và tấm mẫu ra khỏi lò, quay đi 180P
0
P
rồi kẹp chặt với thùng chứa hỗn hợp làm khuôn.
- Quay thùng chứa hỗn hợp khuôn cùng với mẫu và tẫm mẫu 180P
0
P
. Vật liệu làm khuôn sẽ đè lên mẫu và tấm mẫu. Nhờ mẫu và tấm mẫu nóng nên làm các phần tử fênôn chảy ra và liên kết các hạt cát với nhau. Giữ ở vị trí đó trong khoảng 12ữ20 giây, ta sẽ đ−ợc chiều dày lớp khuôn khoảng 6ữ8mm.
- Quay thùng chứa hỗn hợp khuôn cùng với tấm mẫu trở về vị trí ban đầu
- Lấy tấm mẫu, mẫu cùng với lớp khuôn vỏ mỏng đem sấy ở nhiệt độ 350 ữ 370P
0
P
C trong 1 ữ 2 phút để làm chảy đều những phần tử punvebakêlit còn sót lại, làm dính kết đều các hạt cát, nâng cao độ bền cho khuôn.
- Tách khuôn vỏ mỏng khỏi mẫu và tấm mẫu. - Làm một nửa khuôn kia cũng theo trình tự trên.
Quá trình làm lõi cũng t−ơng tự nh− quá trình làm khuôn nh−ng làm trên máy thổi cát. Sau đó tiến hành lắp khuôn, lõi: ghép hai nửa khuôn bằng cách dán hoặc kẹp. Để tăng độ bền cho khuôn nhất là khi đúc những chi tiết lớn, sau khi kẹp các nửa khuôn với nhau, ta đem đặt khuôn vỏ mỏng vào hòm khuôn và làm khuôn cát bao bọc xung quanh hoặc kẹp thêm bằng một khung kim loại. Cuối cùng đem rót kim loại vào khuôn, dỡ khuôn và thu nhận vật đúc.
Tr−ờng đại học bách khoa - 2006 55
11.6. đúc liên tục
11.6.1- Khái niệm
Đúc liên tục là quá trình rót kim loại lỏng đều và liên tục vào một khuôn bằng kim loại, xung quanh hoặc bên trong khuôn có n−ớc l−u thông làm nguội (còn gọi là bình kết tinh). Nhờ truyền nhiệt nhanh nên kim loại lỏng sau khi rót vào khuôn đ−ợc kết tinh ngay. Vật đúc đ−ợc kéo liên tục ra khỏi khuôn bằng những cơ cấu đặc biệt (nh− con lăn, bàn kéo...). Đúc liên tục có các đặc điểm sau:
- Có khả năng đúc đ−ợc các loại ống, thỏi và các dạng định hình khác bằng thép, gang, kim loại màu, có tiết diện không đổi và chiều dài không hạn chế; đúc đ−ợc tấm kim loại thay cho cán, đặc biệt là có thể đúc đ−ợc các loại tấm bằng gang.
- Kim loại đông đặc dần dần từ phía d−ới lên trên và đ−ợc bổ sung liên tục nên không bị rỗ co, rỗ khí, rỗ xỉ, ít bị thiên tích; có độ mịn chặt cao, thành phần hoá học đồng nhất và cơ tính cao. Vì đúc trong khuôn kim loại nên tổ chức nhỏ mịn, cơ tính cao và chất l−ợng bề mặt tốt.
- Năng suất cao, giảm hao phí chế tạo khuôn, không tốn kim loại vào hệ thống rót, phế phẩm ít nên giá thành chế tạo thấp.
Nh−ng đúc liên tục có nh−ợc điểm chủ yếu là tốc độ nguội quá nhanh gây nên ứng suất bên trong lớn, làm cho vật đúc dễ bị nứt (nhất là những kim loại có sự chuyển pha ở thể đặc). Cũng vì lý do này kim loại vật đúc bị hạn chế. Để khắc phục hiện t−ợng này, ng−ời ta có thể làm nguội khuôn bằng dầu mà không dùng n−ớc. Ngoài ra còn nh−ợc điểm là không đúc đ−ợc vật phức tạp, vật có tiết diện thay đổi.
11.6.2- Các loại đúc liên tục
a/ Đúc ống liên tục: Quá trình đúc tiến hành nh− sau: Tr−ớc tiên kẹp đầu mồi 7 trên tấm đỡ 4. Đ−a tấm đỡ 4 ép sát đáy khuôn 8. Rót kim loại lỏng từ thùng rót 2 qua trên tấm đỡ 4. Đ−a tấm đỡ 4 ép sát đáy khuôn 8. Rót kim loại lỏng từ thùng rót 2 qua máng rót 3 vào khuôn đến mức cách mặt trên khuôn 20 ữ 25mm.
Khi kim loại đông đặc ta quay vítme 5 bằng động cơ 6 để hạ tấm đỡ 4, đầu mồi 7 đi xuống, do đó kéo vật đúc 7 dần dần ra khỏi khuôn. Khuôn và lõi luôn luôn đ−ợc n−ớc l−u thông làm nguội.
Để dễ kéo vật ra khỏi khuôn, nâng cao độ bóng bề mặt vật đúc và hạn chế nứt trên bề mặt vật đúc, trong quá trình đúc, ng−ời ta còn cho khuôn chuyển động khứ hồi dọc theo ph−ơng chuyển động của vật đúc.
Tr−ớc tiên cho khuôn chuyển động từ trên xuống d−ới một khoảng 8 ữ 10mm cùng tốc độ chuyển động của vật đúc. Rồi cho khuôn chuyển động thật nhanh một đoạn đ−ờng 2 ữ 3mm, cuối cùng cho khuôn chuyển động từ d−ới lên trên ng−ợc
Tr−ờng đại học bách khoa - 2006 56
chiều chuyển động của vật đúc với hành trình khoảng 10 ữ 13mm và tốc độ lớn hơn tốc độ lúc đầu.
Cứ thế trong quá trình đúc, khuôn luôn chuyển động khứ hồi: nhờ ma sát giữa thành khuôn với vật đúc làm cho bề mặt vật đúc nhẵn bóng và vật đúc chỉ ra khỏi khuôn sau khi đã chuyển biến pha nên không bị nứt.
Để dễ lấy vật đúc ra khỏi khuôn, ng−ời ta còn cho vào thành lòng khuôn, lõi một lớp dầu mazut; l−ợng dầu cần dùng từ 120 ữ 150 (g/tấn) kim loại.
Vật liệu làm khuôn và những thông số đúc: vật liệu làm khuôn cần chọn loại dẫn nhiệt tốt, th−ờng để đúc kim loại màu thì khuôn làm bằng hợp kim đồng hoặc hợp kim nhôm, chiều dày khuôn 6 ữ 8mm. Nhiệt độ rót cho mọi hợp kim th−ờng lấy 30 ữ 50P
0
P
C trên đ−ờng lỏng, tốc độ rót và chiều cao khuôn tùy thuộc vào hợp kim đúc. Ví dụ khi đúc ống, thỏi có đ−ờng kính 100 ữ 400mm bằng hợp kim silumin chiều cao khuôn 100ữ150mm, tốc độ rót 2ữ3 m/h, nhiệt độ rót trên đ−ờng lỏng 30ữ50P
0
P
C.
b/ Đúc tấm:
Quá trình đúc tiến hành nh− sau: Rót kim loại lỏng từ thùng chứa 1 vào cốc rót 2, qua máng dẫn 3 vào khe hở giữa 2 con lăn 4 (bên trong có n−ớc làm nguội và quay ng−ợc chiều nhau) tạo ra tấm 5.
Ph−ơng pháp này có thể chế tạo các tấm bằng gang, thép, kim loại màu thay cho cán.
Đối với gang có thể đúc đ−ợc tấm mỏng từ 0,7 ữ 1,2 mm. Nhiệt độ rót n−ớc gang từ 1370 ữ 1400P
0
P
C. Tấm gang ra khỏi khuôn bên ngoài nguội nh−ng bên trong vẫn nóng nên có thể đem dập thành các đồ vật hoặc cắt thành phiến nhỏ. Sau khi ủ ng−ời ta có thể uốn