2. Quy trình làm khuôn 1 Thiết bị làm khuôn
2.3.1. Thành phần vật liệu.
Vật liệu làm khuôn là tên gọi chung cho các loại nguyên liệu dùng để chế biến nên hỗn hợp làm khuôn. Thực tế sản xuất cho thấy vật liệu làm khn ảnh hưởng lớn đến tồn bộ q trình sản xuất đúc (quy trình cơng nghệ, trang thiết bị sản xuất, chế độ làm việc…). Đặc biệt vật liệu làm khuôn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm đúc. Tỷ lệ phế phẩm trong các xưởng đúc ở nước ta còn cao lý do chủ yếu là do chưa đầu tư thích đáng cho khâu vật liệu làm khuôn.
Theo bảng 28 [5] có thành phần của hỗn hợp làm khuôn đúc gang như sau:
Loại khuôn Tỷ lệ phối liệu tính theo % thể tích Tính chất cơ lý Cát mới Cát cũ Đất sét Mùn cưa Mật mía Bột than Độ bền nén tươi, kg/cm2 Độ thơng khí Khn tươi 25 60 5,0 5,0 1,2 5,0 0,5-0,55 80 - 100
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỗn hợp làm khuôn phải chịu tác dụng nhiệt độ cao của kim loại lỏng, chịu tác dụng cơ học của dòng kim loại lỏng, tác dụng lực khi vận chuyển. Muốn vật đúc không bị rỗ, hỗn hợp làm khn phải xốp để khí thốt ra ngồi được dễ dàng. Khi vật đúc đông đặc sẽ co lại nên vật liệu làm khn phải có tính co bóp để vật đúc khơng bị nứt ...
Các tính chất cơ lý và tính chất cơng nghệ tối ưu ảnh hưởng tới chất lượng và tính kinh tế q trình đúc:
- Tính dẻo: Là khả năng của hỗn hợp làm khuôn bị biến dạng dẻo dưới tác
dụng của ngoại lực hoặc trọng lượng của bản thân. Tính dẻo ảnh hưởng đến khả năng hình thành hốc khn. Tính dẻo của hỗn hợp làm khn phụ thuộc vào thành phần và tính chất của vật liệu ban đầu, nhất là chất dính. Tính dỏe tăng khi nước trong hỗn hợp tăng, đất sét và chất dính tăng, hạt cát nhỏ.
- Tính đầm chặt: Là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp dưới tác dụng
của ngoại lực hoặc trọng lượng bản thân. Hỗn hợp làm khn có tính đầm chặt càng cao thì cơng đầm chặt càng giảm.
- Tính dính mẫu: Muốn đảm bảo bề mặt hộc khuôn nhẵn, hỗn hợp cần
phải có tính dính mẫu thấp. Tính dính mẫu của hỗn hợp càng cao khi lượng chứa các chất hịa nước trong nó càng nhiều.
- Tính bền: Trong q trình đúc khn và lõi phải qua nhiều nguyên công
nhỏ như rút mẫu, lắp ráp, chịu tác động của dịng chảy kim loại. Vì vậy cần phải có độ bền thỏa mãn. Độ bền càng cao khi lượng chứa chất dính trong hỗn hợp càng tăng.
- Tính chảy: Là khả năng tự chuyển động của hỗn hợp dưới tác dụng của
trọng lực. Tính chảy rất cần thiết khi làm khuôn bằng phương pháp thổi cát để chế tạo vật đúc thành mỏng.
- Tính chịu nóng: là khả năng chịu được sự nung nóng đến nhiệt độ cao mà không bị biến dạng, chảy dẻo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Tính hút ẩm: Là khả năng hút ẩm từ khơng khí của hỗn hợp làm khn.
Tính hút ẩm càng lớn khi trong hỗn hợp có chứa các chất dính háo nước. Hỗn hợp có tính hút ẩm cao thì khả năng sinh khuyết tật rỗ khí trong vật đúc càng lớn.
- Tính tạo khí: Khi rót kim loại lỏng vào khn, các chất hữu cơ có trong
thành phần hỗn hợp sẽ cháy, nước sẽ bay hơi tạo nên một lượng khí lớn. Tính chất đó được gọi là tính tạo khí. Hỗn hợp có tính tạo khí càng lớn thì xu hướng tạo ra khuyết tật rỗ khí càng cao.
- Tính thơng khí: Là khả năng cho khí đi qua của hỗn hợp trong một đơn
vị thời gian. Độ thơng khí càng cao thì khả năng rỗ khí càng giảm.
- Tính lún: là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi chịu tác dụng co
ngót của vật đúc. Hỗn hợp có tính lún càng cao thì vật đúc càng ít bị ứng xuất dư gây cong vênh, nứt nẻ.
- Tính dễ phá vỡ: Là khả năng dễ tách khỏi vật đúc của hỗn hợp làm
khn khi dỡ khn. Độ bền cịn lại của hỗn hợp sau ki đúc càng thấp thì tính dễ phá vỡ càng cao.
Vì các tính chất của hỗn hợp làm khn khơng đồng thời thỏa mãn được hồn tồn. Do vậy với mỗi loại hỗn hợp làm khn, lõi để đảm bảo các tính chất theo yêu cầu đề ra nhằm đảm bảo vật đúc có chất lượng cần phải biết dung hịa giữa các u cầu đó và cần chọn nhiều giải pháp để đồng thời nâng cao các tính chất của hỗn hợp.
- Thực tế tại xưởng sản xuất:
Trong thực tế có những cơ sở không đủ điều kiện về kỹ thuật và tài chính để tiến hành kiểm tra đánh giá tính chất của hỗn hợp nên chỉ dựa vào kinh nghiệm và tay nghề của thợ để sản xuất. Do vậy lượng phế phẩm cho mỗi lơ hàng cao.
Ngồi ra, các cơ sở sản xuất thường không thay cát mới theo thành phần khối lượng: Cát cũ 45 ÷ 75%, hỗn hợp cát mới 21 ÷ 51%; bột than 3 ÷ 5%;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
đất sét làm chất dính kết 8 ÷ 10%. Theo khảo sát tại một số xưởng sản xuất, công nhân chỉ thêm hỗn hợp cát mới khi thấy lượng hỗn hợp làm khn ít đi, chỉ bỏ hỗn hợp làm khn khi có lẫn xỉ gang, độ dính theo kinh nghiệm khơng đảm bảo. Ngồi ra tỷ lệ trộn hỗn hợp cũng chỉ được thực hiện theo kinh nghiệm lâu năm. Khi làm khuôn sẽ tăng đất sét nếu thấy độ ẩm thấp, hoặc thêm cát nếu thấy độ ẩm cao. Cỡ hạt của cát cũng được dựa vào kinh nghiệm lựa chọn, không lựa chọn qua phương pháp rây để phân loại.
Lấy mẫu hỗn hợp làm khn tại cở sở cơ khí gang Hùng Vỹ để đo độ ẩm.
- Quy trình kiểm tra hỗn hợp làm khuôn: I. Lấy mẫu: Lấy khoảng 200g hỗn hợp
- Vị trí lấy mẫu: Cách bề mặt thống của thùng cát >100mm - Thời gian kiểm tra: sau khi lấy mẫu 30 phút.
II. Kiểm tra độ ẩm hỗn hợp
Bước 1 – Lau sạch, sấy khơ đĩa thí nghiệm (03 đĩa) Bước 2 – Cân và đánh dấu số thứ tự các đĩa thí nghiệm Bước 3 – Cân 05g hỗn hợp thêm vào các đĩa:
G1 = Gđ + Ghh Gđ: trọng lượng đĩa
Ghh: trọng lượng hỗn hợp (=5g) Bước 4 – Sấy hỗn hợp bằng đèn chụp trong 10 phút
Bước 5 - Tắt đèn chụp và cân hỗn hợp + đĩa (G2 = Gđ + Ghh sau sấy) Bước 6 – Tính tốn độ ẩm: % 100 5 % 100 1 2 2 1 x G G x G G G W hh
Độ ẩm trung bình bằng trung bình cộng của độ ẩm 3 đĩa
III. Kiểm tra độ bền hỗn hợp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bước 2 – Bỏ hỗn hợp vào ống lấy mẫu
Bước 3 – Đầm 03 lần bằng máy búa. Nếu đầm xong, chiều cao mẫu = 50mm thì đạt.
Bước 4 – Đánh long và lấy mẫu thí nghiệm
Bước 5 – Đưa mẫu lên máy thử, chỉnh vít kẹp mẫu vừa chặt tay Bước 6 – Bật máy, nâng tải đến khi mẫu bị phá hủy
Bước 7 – Đọc chỉ số cao nhất hiển thị trên đồng hồ
Bước 8 – Lầm 03 lần, lấy trị số bền trung bình cộng của 03 mẫu đó.
- Kết quả kiểm tra hỗn hợp:
Sau khi kiểm tra hỗn hợp làm khuôn cơ sở cơ khí gang Hùng Vỹ có kết quả như sau:
Độ bền nén tươi: 0.90 kG/cm2 Độ ẩm: 6.1 (%W)
2.3.2. Kết luận
Với kết quả kiểm tra trên khi so sánh với bảng 28 [5] thấy rằng đồ bền nén tươi và độ ẩm đều vượt quá định mức của hỗn hợp làm khuôn.
Độ bền và độ ẩm cao làm tăng tính dẻo và tính bền cho khn giúp cho tạo hình rõ nét chi tiết đúc, dễ làm khuôn, khuôn không bị hư hỏng khi vận chuyển, lắp ráp, chịu được áp lực tĩnh và áp lực động của dịng kim loại khi rót vào khn.
Tuy nhiên khi độ ẩm của hỗn hợp làm khuôn cao sẽ ảnh hưởng đến độ thơng khí của hỗn hợp gây hiện tượng rỗ khí cho vật đúc, làm giảm tính lún của hỗn hợp gây hiện tượng cong vênh, nứt của vật đúc.
Từ những phân tích trên, hỗn hợp làm khuôn của cơ sở sản xuất gang Hũng Vỹ cần phải thay đổi tỷ lệ hỗn hợp làm khuôn:
- Để giảm độ ẩm, tăng độ thơng khí mà vẫn đảm bảo độ bền của hỗn hợp làm khn cần giảm chất kết dính, tăng lượng chất phụ...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỗn hợp làm khuôn sau khi dùng nhiều lần thì chất lượng sẽ kém đi. Thành phần nước ít đi, hạt cát bị vỡ vụn nên giảm tính thơng khí. Mặt khác, ở nhiệt độ 7000
C ÷ 8000C đất sét mất hết nước hóa cứng nên hết khả năng dính kết, cần điều chế lại. Làm nguội hỗn hợp đến 30 ÷ 350C, phân ly các tạp chất (kim loại, xỉ, sỏi đá), rây lại để trừ các hạt đất to và sét bột, bột cát thạch anh… Sau đó pha thêm lượng cát nhất định, đất sét, chất dính, chất phụ mới để đảm bảo tính chất của hỗn hợp.
Muốn chế biến được hỗn hợp làm khuôn và lõi tốt, cần phải biết những yếu tố hóa học, lý nhiệt mà chúng phải chịu đựng, đồng thời phải nắm vững tính chất của các vật liệu dùng chế biến ra hỗn hợp làm khn và lõi cũng như tính chất của các loại hợp kim đúc.
Theo bảng B29 [8] hỗn hợp khuôn cát một loại khuôn tươi đúc gang với khối lượng vật đúc < 200kg với các thành phần %:
Loại khuôn Thành phần khối lượng % Lượng đất sét Cát cũ Hỗn hợp cát – đất sét mới Mùn cưa Bột than Khn tươi 4,5÷5,5 60÷65 20÷25 5 5 Bảng 2.8 : Hỗn hợp khuôn cát một loại khuôn tươi đúc gang
với khối lượng vật đúc < 200kg
Sau khi khắc phục trộn hỗn hợp làm khuôn theo bảng 2.8 , lấy mẫu đi kiểm tra theo quy trình như trên ta có kết quả như sau:
Độ bền nén tươi: 0.88 kG/cm2 Độ ẩm: 5.6 (%W)
Hỗn hợp làm khuôn theo tỷ lệ này vẫn giữ được độ bền nén của khn cao, độ ẩm giảm làm tăng độ thơng khí cho khn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn