PHÔI VÀ LƯỢNG DƯ GIA CÔNG
IV. Nguyên tắc chọn phôi
1. Hỗn hợp làm khuôn và làm thao (lõi)
a) Yêu cầu:
_ Tính dẻo là khả năng biến dạng vĩnh cửu của hỗn hợp khi thôi lực tác dụng (sau khi rút mẫu hay tháo hộp thao). Tính dẻo của hỗn hợp đảm bảo dễ làm khuôn, thao và cho ta nhận được lòng khuôn, thao rõ nét. Tính dẻo tăng khi lượng nước trong hỗn hợp tăng đến 8%, đất sét, chất dính kết tăng, các hạt nhỏ.
_ Độ bền là khả năng của hỗn hợp chịu được lực tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Khuôn, thao cần đảm bảo bền để không vỡ khi vận chuyển; lắp ráp khuôn, thao và khi rót ki loại lỏng vào khuôn. Độ bền tăng khi lượng nước tăng đến 8%; cát nhỏ, không đồng đều... Khuôn khô có độ bền cao hơn khuôn tươi.
_ Tính lún là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi chịu lực tác dụng của ngoại lực. Tính lún làm giảm sự cản trở của khuôn, thao khi vật đúc co ngót trong quá trình kết tinh và nguội để tránh nứt rỗ, cong vênh cảu vật đúc. Tính lún tăng khi cát hạt to, chất dính kết ít, chất phụ (mùn cưa, rơm rạ, bột than... tăng).
_ Tính thông khí là khả năng thoát khí từ lòng khuôn và trong hỗn hợp ra ngoài để tránh rỗ khí vật đúc. Tính thông khí tăng khi cát hạt to, đều, lượng đất sét và chất dính kết ít, chất phụ nhiều và lượng nước ít.
_ Tính bền nhiệt là khả năng giữ được độ bền ở nhiệt độ cao của hỗn hợp làm khuôn.
Tính bền nhiệt đảm bảo cho thành khuôn và thao khi tiếp xúc với kim loại lỏng ở nhiệt độ cao không bị cháy. Tính bền nhiệt tăng khi lượng SiO2 trong hỗn hợp tăng, cát to và tròn, chất phụ ít.
_ Độ ẩm : Độ ẩm của hỗn hợp là lượng nước chứa trong hỗn hợp đó tính bằng %. Độ ẩm tăng đến 8% làm cho độ bền, độ dẻo của hỗn hợp tăng. Quá giới hạn đó xẽ có ảnh hưởng xấu.
b) Vật liệu làm khuôn và thao:
Hỗn hợp làm khuôn, thao bao gồm cát, đất sét, chất dính kết và chất phụ.
_ Cát là thành phần chủ yếu của hỗn hợp làm khuôn, thao. Thành phần hoá học chủ yếu của cát là SiO2 (thạch anh), ngoài ra còn có một ít đất sét, tạp chất khác.
_ Đất sét thành phần chủ yếu là cao lanh có công thức là mAL2O3.nSiO2.qH2O.
Ngoài ra còn một số tạp chất khác như CaCO3; Fe2 O3; Na2CO3. Đất sét cho vào hỗn hợp làm khuôn, thao làm tăng độ dẻo, độ bền của hỗn hợp, khi sấy khô thì độ bền tăng nhưng dòn và dễ vỡ._ Chất kết dính được đưa vào hỗn hợp để tăng độ dẻo, độ bền như dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông... ), các chất hoà tan trong nước (đường, mật mía, bột hồ...), các chất dính kết hoá cứng (nhựa thông, xi măng...) và nước thuỷ tinh (dung dịch Silicat Na2.nSiO2.mH2O... ).
_ Chất phụ dùng để tăng tính lún, tính thông khí, tăng độ bóng bề mặt khuôn, thao và tăng khả năng chịu nhiệt của hỗn hợp.
+ Mùn cưa, rơm rạ, bột than nhờ nhiệt độ của kim loại lỏng khi rót vào khuôn chúng bị cháy tạo nên các khoảng trống trong hỗn hợp làm tăng độ xốp, độ lún và thoát khí của hỗn hợp.
+ Chất sơn khuôn. Có thể dùng bột Graphit, bột than, nước thuỷ tinh, bột thạch anh hoặc dung dịch của chúng với đất sét sơn lên bề mặt khuôn, thao để tăng độ bóng và tính chịu nhiệt của chúng.
c) Chế tạo hỗn hợp làm khuôn và thao
Trộn các vật liệu trên theo tỉ lệ nhất định phụ thuộc vào vật liệu, khối lượng vật đúc ta được hỗn hợp làm khuôn và thao. Hỗn hợp làm khuôn chia thành hai loại:
_ Cát áo dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn nên phải có độ bền, độ dẻo cao và bền nhiệt vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng.
_ Cát đệm dùng để đệm cho phần khuôn còn lại nhằm tăng độ bền của khuôn. Cát đệm không yêu cầu cao như cát áo nhưng phải có tính thông khí cao.
So với hỗn hợp làm khuôn, hỗn hợp làm thao yêu cầu cao hơn vì thao làm việc ở điều kiện khắc nghiệt hơn do đó thường tăng tỉ lệ thạch anh có khi tới 100%,
giảm tỉ lệ đất sét, chất dính kết, chất phụ và phải sấy thao.
Chú ý: Cát phải được sấy khô rồi sàng để lọc tạp chất. Đất sét cũng có thể pha nước vào thành vữa đất sét ở trạng thái hồ mà không cần sấy và nghiền nhỏ.
2. Chế tạo bộ mẫu và hộp thao (lõi):
Bộ mẫu bao gồm mẫu của hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi. Mẫu dùng để tạo ra lòng khuôn, thông thường mẫu có hình dạng bên ngoài của vật đúc.
Hộp thao (lõi) dùng để chế tạo thao (lõi). Hình dạng bên trong của hộp thao giống hình dạng bên ngoài của thao và giống hình dạng bên trong của vật đúc.
* Vật liệu để làm bộ mẫu và hộp thao phải đạt các yêu cầu sau:
_ Đảm bảo độ bóng, độ chính xác khi gia công tạo điều kiện dễ dàng rút mẫu và làm cho bề mặt khuôn, thao nhẵn bóng chính xác. Cần phải bền, cứng, sử dụng được lâu, không bị co ngót, trương, nứt... để giữ được hình dạng kích thước chính xác. Chịu được tác dụng cơ, hoá của hỗn hợp làm khuôn; không bị gỉ và ăn mòn, dễ gia công.
_ Trên cơ sở các yêu cầu trên, vật liệu làm mẫu và hộp thao thường dùng là gỗ, kim loại, thạch cao, xi măng, chất dẻo... nhưng thông thường là gỗ và kim loại.
* Để chế tạo được bộ mẫu và hộp thao, phải căn cứ vào bản vẽ chi tiết cần chế tạo để vẽ ra bản vẽ vật đúc, sau đó từ bản vẽ vật đúc vẽ ra bản vẽ mẫu và hộp thao. Trên cơ sở bản vẽ mẫu và hộp thao, người công nhân mộc mẫu sẽ chế tạo ra mẫuvà hộp thao.
_ Bản vẽ vật đúc là bản vẽ đã thoả mãn được các yêu cầu, đặc điểm của bản vẽ chi tiết, ngoài ra còn thể hiện được tính công nghệ của đúc (mặt phân khuôn, bán kính góc lượn, lượng dư độ co ngót, lượng dư gia công cơ khí).
3. Công nghệ làm khuôn và thao:
a) Bằng tay:
Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
Độ chính xác của khuôn và thao không cao, năng suất thấp, yêu cầu trình độ tay nghề của công nhân phải cao, điều kiện lao động nặng nhọc. Có thể làm được các khuôn, thao phức tạp kích thước khối lượng tuỳ ý.
Có nhiều phương pháp làm khuôn và thao bằng tay như làm bằng 2 hòm khuôn, bằng dưỡng gạt, bằng mẫu có miếng rời… Ngoài ra có thể làm khuôn trên nền đất...
Hình 7.2 Làm khuôn trong hai hòm theo mẫu rời
a – h_ Trình tự làm khuôn; i_ Vật đúc; 1_ Tấm lót mấu; 2 và 4_ Mẫu 3_ Hòm khuôn; 5_ Mẫu đậu rót; 6_ Mẫu đậu ngót; 7_ Thao
Hình 7.3 Làm khuôn bằng hai hòm khuôn với mẫu nguyên.
b) Bằng máy:
Làm khuôn thao bằng máy khắc phục được các khuyết điểm của làm khuôn thao bằng máy nghĩa là nhận được chất lượng tốt năng suất cao gấp vài chục lần. Làm khuôn, thao bằng máy chỉ rẻ hơn bằng tay khi hệ số sử dụng máy phải lớn hơn 40%, vì thế làm khuôn, thao bằng máy chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt hoặc khối. Máy làm khuôn, thao hiện nay có nhiều loại như: làm
khuôn, thao trên máy ép, máy dằn....
4. Sấy khuôn và thao:
a) Mục đích:
Nhằm nâng cao độ bền, độ lún, tính thông khí và giảm bớt khả năng tạo khí khi rót kim loại lỏng vào khuôn. Với những vật đúc không đòi hỏi chất lượng cao có thể không sấy khuôn. Thao làm việc trong điều kiện khó khăn hơn nên phải sấy trước khi dùng. Ngày nay, người ta dùng khuôn tươi để rút ngắn thời gian chế tạo, nhằm giảm giá thành sản phẩm.
Tuỳ theo kích thước khuôn, thao và hỗn hợp chế tạo chúng mà ta quyết định nhiệt độ sấy (thường từ 175°C ÷ 450°C ). Thời gian sấy được quy định cho từng loại khuôn, thao
b) Các phương pháp sấy:
Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chúng ta có thể tiến hành sấy theo các phương pháp sau:
_ Sấy bề mặt có thể tiến hành sấy trực tiếp bề mặt khuôn nhờ rơm rạ, than ,củi...
Phương pháp này thường dùng sấy loại khuôn làm trên nền xưởng. Có thể sơn lên bề mặt khuôn một lớp khuôn dễ cháy sau đó mồi lửa để sấy khuôn. Có thể dùng lò sấy di động đốt bằng than, củi để sấy hoặc sấy bằng dòng khí nóng, tia hồng ngoại...
_ Sấy thể tích. Phương pháp này dùng để sấy toàn bộ khuôn hoặc thao bằng lò buồng hoặc lò liên tục.
III. Đúc đặc biệt:
Đúc trong khuôn cát có một số nhược điểm không thoả mãn được nhu cầu về số luợng và chất lượng đòi hỏi ngày càng cao. Việc xuất hiện một loạt các dạng đúc mới – gọi là đúc đặc biệt, đã đáp ứng phần lớn các đòi hỏi đó.
Những dạng đúc đặc biệt sau đây đang phổ biến trong sản xuất hiện nay: