Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4: Một số phương pháp đúc (Phần 2) - Nguyễn Ngọc Hà

h phần chất dính Ruột cát-sét Ruột cát-NTT Ruột cát dầu Ruột cát nhựa  Theo cơng nghệ Ruột tươi Ruột khơ Ruột thành mỏng  3 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3. Cấu tạo ruột 4.3.1. Xƣơng ruột Trừ ruột được làm bằng hỗn hợp cĩ độ bền cao (thường là cát nhựa), nĩi chung ruột cần cĩ xương (cốt) để tăng bền, chống biến dạng khi vận chuyển, lắp ráp Yêu cầu đối với xƣơng ruột: - Khơng cản co vật đúc - Dễ tháo dỡ, rút ra khi phá ruột 4 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Các loại xƣơng ruột Xương buộc bện, bằng dây thép 1-10mm: cho ruột nhỏ Xương đúc bằng gang dạng khung cĩ gắn mĩc treo: ruột lớn Xương hàn bằng tole dạng hộp rỗng hoặc ống cĩ khoan lỗ nhằm giảm khối lượng ruột: ruột lớn 5 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.2. Hệ thống thốt hơi Dùng ruột cĩ kết cấu thành mỏng Xiên hơi nhiều trong thể tích ruột Dùng dây sáp tạo đường hơi ở ruột mỏng phức tạp; khi sấy, sáp chảy để lại lỗ hơi Tạo lỗ rỗng ở giữa ruột lớn, cĩ độn mùn cưa, than cốc 6 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.3. Đầu gác ruột  Là một phần của ruột, nằm gác vào ổ gác của khuơn Chức năng của đầu gác: - Bảo đảm ruột nằm vững - Bảo đảm ruột nằm đúng vị trí trong khuơn Đầu gác nằm ngang 2 đầu Đầu gác nằm ngang 1 đầu dạng cơng xơn Đầu gác thẳng đứng 7 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4. Hộp ruột  Là một phần của bộ mẫu, dùng để chế tạo ruột Cĩ thể làm bằng: gỗ, nhựa, kim loại, vỏ bằng kim loại cĩ miếng rời bên trong Các loại hộp ruột Hộp ruột nguyên: dùng cho ruột đơn giản Hộp ruột bổ đơi: phổ biến, thường dùng cho các ruột tương đối đơn giản 8 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Các loại hộp ruột Hộp ruột nhiều mảnh: dùng cho các ruột phức tạp 9 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Các loại hộp ruột Hộp ruột lắp ghép: thường cho ruột phức tạp khi sản xuất lớn, vỏ hộp bằng kim loại 10 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.5. Các phƣơng pháp làm ruột 4.5.1. Làm ruột bằng tay Dùng HR nguyên Cho HHLR vào hộp Giã chặt Đặt xương và tạo lỗ hơi Đặt tấm sấy lên trên  Lật lại Rút HR lên Sơn, sấy ruột 11 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.5.1. Làm ruột bằng tay Dùng HR bổ đơi 12 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.5.1. Làm ruột bằng tay Dùng HR lắp ghép Đặt các mảnh HR vào trong vỏ bao ngồi Đổ HHLR, đặt xương, giã chặt, tạo lỗ hơi Đặt lên tấm sấy, lật HR lại Nâng hộp bao ngồi ra, lấy các miếng rời ra; sửa ruột; sơn; sấy 13 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.5.2. Làm ruột bằng máy Máy đùn ép Máy dằn Máy thổi cát Máy thổi bắn cát 14 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Máy thổi cát hở Ưu điểm: miệng phun ít bị mài mịn vì sử dụng áp suất thấp. Nhược điểm: HH bắn toé xung quanh. Phải làm bộ phận bảovệ. Được sử dụng chế tạo ruột đơn giản bằng hh cĩ chất kết dính đặc biệt khơng yêu cầu độ dầm chặt cao. Ít được sử dụng Sơ đồ máy thổi hở:1-bầu chứa hỗn hợp khuôn; 2-ống cao su thổi hỗn hợp khuôn; 3- hộp ruột 15 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Máy thổi cát kín Ruột cĩ bề mặt nhẳn và độ chính xác cao Để cải thiện quá trình, thường lắp các tay trộn cơ học trong bầu chứa HH cát Khuyết điểm: lượng khí tiêu hao để thổi tạo ruột tương đối lớn; độ nén tương đối nhỏ đối với ruột lớn . Sơ đồ máy thổi kín từ trên xuống: 1- bầu chứa hỗn hợp; 2- lỗ thổi; 3- hộp ruột; 4-lỗ thoát hơi 16 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Một số máy thổi 17 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Máy thổi bắn cát - Hiệu quả dầm chặt HH cao - Lượng khí tiêu thụ ít - Hộp ruột bị mài mịn thấp - Lượng khí đi vào hộp ruột ít, chỉ cần làm lỗ thốt hơi ở tấm thổi - Khơng khí khơng hồ lẫn với HH nên cĩ thể sử dụng các chất dính hố học như nước thuỷ tinh - Quá trình xảy ra rất nhanh nên chỉ thích hợp cho việc chế tạo ruột cỡ nhỏ cĩ khối luợng khơng vựot quá 200 kg. 18 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Máy thổi bắn cát 19 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5. SẤY KHUƠN, RUỘT 5.1. Mở đầu Mục đích của việc sấy khuơn, ruột: - Tăng độ bền - Tăng độ thơng khí - Giảm độ tạo khí Tác dụng của quá trình sấy: - Lấy ẩm đi - Dùng nhiệt đơng rắn chất dính PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 20 5.1. Mở đầu Phải sấy trong các trƣờng hợp: - Ruột (hầu như bao giờ cũng phải sấy) - Khuơn cho vật đúc quan trọng (nên sấy tồn bộ) - Khuơn cĩ hình dạng phức tạp, dễ vỡ những phần cát lồi ra - Khuơn lớn (nên sấy bề mặt) PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 21 5.2. Các giai đoạn sấy Giai đoạn 1: khuơn mới được nung mặt ngồi, bên trong cịn nguội  cần tăng nhiệt độ sấy từ từ để tránh nứt khuơn Giai đoạn 2: nhiệt độ mặt khuơn khá cao (≥1000C), cĩ thể tăng nhanh nhiệt độ sấy để tạo gradient nhiệt độ lớn  hơi ẩm bốc nhanh 22 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.2. Các giai đoạn sấy Giai đoạn 3: nhiệt độ tâm khuơn đạt 1000C, tăng cường đối lưu để thốt ẩm nhanh Giai đoạn 4: về cơ bản, hơi ẩm đã bốc hết, nhiệt độ khuơn tăng dần. Khi nhiệt độ tâm khuơn khoảng 1200C, cho lị nguội từ từ để tránh nứt khuơn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 23 5.3. Nhiệt độ và thời gian sấy 5.3.1. Nhiệt độ sấy Nhiệt độ sấy quá thấp  thời gian sấy sẽ dài, khĩ sấy thấu, dễ bị khuyết tật khi đúc Nhiệt độ sấy quá cao: làm mất tính dính kết của chất dính  hỗn hợp kém bền, dễ vỡ; khuơn, ruột dễ nứt PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 24 5.3. Nhiệt độ và thời gian sấy 5.3.2. Thời gian sấy Thời gian sấy phụ thuộc: - Nhiệt độ sấy - Chiều dày khuơn và ruột - Phương pháp sấy PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 25 Nhiệt độ sấy cao nhất cho phép (0C) Khuơn nhỏ đúc HK màu, gang 250 Khuơn lớn đúc HK màu, gang 350 Khuơn nhỏ đúc thép 350 Khuơn lớn đúc thép 450 Ruột cát-sét 325 Ruột cát-nước thủy tinh 180 Ruột cát dầu 240 26 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Thời gian sấy khuơn (giờ) Kích thƣớc hịm khuơn, mm Kim loại đúc HK màu, gang Thép Dưới 500x400x250 4 – 6 6 – 8 Dưới 1000x800x400 6 – 8 8 – 12 Dưới 3000x2000x500 8 – 12 12 – 16 Dưới 5000x3000x700 12 – 24 16 – 30 27 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Thời gian sấy ruột (giờ) Loại ruột Thời gian sấy Nhiệt độ sấy (độ C) Ruột cát-sét nhỏ 1 – 2 300 – 350 Ruột cát-sét trung bình 2 – 5 300 – 350 Ruột cát-sét lớn 5 – 24 300 – 350 Ruột cát-NTT nhỏ 0,75 – 1 180 Ruột cát-NTT trung bình 1 – 2 180 28 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4. Các phƣơng pháp sấy Sấy đối lưu trong lị buồng (chu kì hoặc liên tục) Sấy bức xạ bằng tia hồng ngoại (bĩng đèn 250 – 500 W hoặc gas) Sấy bề mặt bằng lị sấy di động thổi khí nĩng vào khuơn Dùng mỏ đốt sấy bề mặt khuơn Sấy ruột bằng dịng điện cao tần 29 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6. RÁP KHUƠN Bảo đảm độ chính xác: - Đối với sản xuất lớn: tiêu chuẩn hĩa HK; bộ mẫu bền và chính xác - Đối với sản xuất đơn chiếc và nhỏ: tăng cường kiểm tra ruột, vị trí tương đối giữa ruột và khuơn, chiều dày thành vật đúc - Thường xuyên kiểm tra bộ mẫu, hộp ruột - Tăng cường kiểm tra kích thước bằng dưỡng PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 30 6. RÁP KHUƠN Bảo đảm đường hơi thơng suốt nhất là đường hơi từ ruột tới khuơn ra ngồi Chống cát bụi rơi vào lỗ khuơn: - Dùng ống hút chân khơng để hút bụi, cát ở chỗ sâu - Dùng que bọc sét dẻo ở đầu PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 31 7. DẰN KHUƠN Khi rĩt KL lỏng vào khuơn, KL tác dụng lên tất cả các bề mặt của khuơn, ruột, do đĩ: - Hịm khuơn phải đủ cứng vững - Chiều dày thành khuơn phải đủ lớn để đảm bảo độ bền - Phải dằn khuơn hoặc kẹp chặt 2 HK để tránh đẩy tách 2 nửa khuơn 32 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Tính tốn lực dằn khuơn P P= k[h(Avđ + Ahtr)kl + (kl-r)Vr - q] h: chiều cao khuơn trên Avđ, Ahtr: diện tích hình chiếu bằng của VĐ & HTR lên MPK kl, r: khối lượng riêng của KL lỏng & ruột Vr: thể tích ruột (khơng kể đầu gác) q: trọng lượng nửa khuơn trên k= 1,5-3: hệ số an tồn 33 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8. RĨT KHUƠN 8.1. Các loại thùng rĩt Gáo rĩt: - Chứa 8-15kg KL lỏng - Một người mang - Rĩt các VĐ rất nhỏ 34 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.1. Các loại thùng rĩt Gầu khiêng: - Chứa 50-100kg KL lỏng - Hai người khiêng, một người rĩt 35 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.1. Các loại thùng rĩt Gầu treo trên monorail: - Chứa 50-250 kg KL lỏng 36 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.1. Các loại thùng rĩt Thùng rĩt lớn nghiêng bằng bánh răng: - > 500 kg KL lỏng - Vận chuyển bằng cầu trục Thùng rĩt đáy: - 2-20 tấn KL lỏng - Vận chuyển bằng cầu trục 37 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.2. Chuẩn bị thùng rĩt Vật liệu: - Vỏ ngồi bằng thép tấm - Gáo, gầu đắp mỏng bằng vữa chịu nhiệt - Thùng được xây bằng gạch chịu lửa Sấy kỷ cho hết hơi nước rồi nung >400- 9000C tùy KL rĩt Sấy bằng mỏ phun, lị sấy (than đá, dầu, gas ) 38 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.3. Kiểm tra trƣớc khi rĩt Kiểm tra và dọn quang đường đi: đường đi phải đủ rộng, khơng cĩ chướng ngại; khuơn bố trí thành hàng Kiểm tra nồi rĩt, dụng cụ gạt xỉ, trang phục bảo hộ lao động Kiểm tra khuơn: đường thốt hơi, cốc rĩt, đậy khuơn, dằn khuơn Chuẩn bị thứ tự rĩt khuơn 39 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.4. Rĩt khuơn 8.4.1. Nhiệt độ rĩt KL vào khuơn Nhiệt độ rĩt phải hợp lý Nếu nhiệt độ rĩt quá cao: - Dễ cháy dính cát - Khuơn, ruột dễ bị xĩi, lỡ - VĐ bị co ngĩt nhiều Nếu nhiệt độ rĩt quá thấp: - KL khơng điền đầy khuơn (rĩt thiếu) - Khí ở khuơn khĩ thốt ra, dễ rỗ khí 40 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.4.1. Nhiệt độ rĩt KL vào khuơn Thơng thường nấu ở nhiệt độ cao, tháo ra thùng rĩt, chờ giảm nhiệt độ đến mức quy định mới rĩt: xỉ cĩ đủ thời gian nổi lên Nhiệt độ rĩt gang xám: - VĐ lớn, thành dày: 1220-12600C - VĐ trung bình, thành 20-30mm: 1280- 13200C - VĐ thành 8-15 mm: 1320-13600C - VĐ phức tạp, thành mỏng: 14500C Gang ra lị cần cĩ nhiệt độ cao hơn Trĩt 50 0C 41 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.4.1. Nhiệt độ rĩt KL vào khuơn HK đồng: Trĩt= 1000-1200 0C HK nhơm: Trĩt= 680-750 0C Thép: Tralo= 1550-1620 0C; Trĩt= 1450- 15500C 42 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.4.2. Thời gian rĩt Nguyên tắc: vật đúc thành mỏng phải rĩt nhanh hơn vật đúc thành dày Vật đúc bằng gang Khối lƣợng, kg Thời gian rĩt, s Khối lƣợng, kg Thời gian rĩt, s 3-5 2-3 100-250 12-20 5-10 3-4 250-500 20-28 10-50 4-9 500-1000 28-40 50-100 9-12 1000-5000 40-85 43 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.4.3. Trình tự thao tác rĩt khuơn a. Gạt xỉ Khẩn trương gạt hết xỉ ở bề mặt KL lỏng Gạt xỉ ở phía đối diện miệng rĩt KL Que sắt trước khi đưa vào KL phải sấy khơ để tránh nổ, bắn tĩe 44 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.4.3. Trình tự thao tác rĩt khuơn b. Rĩt khuơn Để miệng rĩt gần cốc rĩt, khơng để quá cao sẽ gây bắn tĩe Dùng que gạt xỉ tì vào mặt KL lỏng sát miệng rĩt để chắn xỉ khơng cho đi vào khuơn Luơn bảo đảm cốc rĩt đầy để xỉ nổi lên được Rĩt đều tay, khơng ngắt dịng. Nếu gián đoạn, KL lỏng ở ống rĩt tụt thấp, khi rĩt tiếp thì xỉ đã chảy vào khuơn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 45 b. Rĩt khuơn Lúc đầu rĩt nhanh, về cuối giảm tốc độ rĩt Khi đã rĩt đầy khuơn, đợi một lúc để mức KL lỏng tụt xuống rồi lại rĩt bổ sung Khi đã rĩt xong, xúc cát đổ vào mặt đậu rĩt, đậu ngĩt Khi bề mặt đậu ngĩt vừa đơng cứng, dùng que sắt hơ nĩng chọc thủng lớp vỏ rắn Khí ở khuơn và ruột thốt ra nhiều, cần lướt que gạt xỉ đã nĩng đỏ qua đậu hơi, khe hở ở mặt ráp khuơn để đốt cháy nĩ 46 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9. PHÁ DỠ KHUƠN, RUỘT 9.1. Phá dỡ khuơn Chờ nguội: - Sau khi rĩt khuơn, phải chờ một thời gian để vật đúc nguội đến một nhiệt độ nhất định mới được phá dỡ khuơn - Phá khuơn quá sớm: vật đúc dễ biến dạng, nứt, biến trắng (gang xám) - Phá khuơn quá muộn: ứ đọng khuơn trên nền xưởng; vật đúc co nhiều, dễ nứt 47 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Nhiệt độ phá dỡ khuơn Vật đúc bằng gang xám Nhiệt độ, 0C Thành mỏng 400 Thành trung bình 500 Thành dày 600 48 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Thời gian phá khuơn (tính từ lúc rĩt xong) Vật đúc dƣới 10kg 15-20 phút Vật đúc 250-500kg 2-3 giờ Vật đúc 10-30kg 30-40 phút Vật đúc 500- 2000kg 6-8 giờ Vật đúc 30-100kg 1 giờ Vật đúc 2000- 5000kg 12-16 giờ Vật đúc 100-250kg 1,5 giờ 49 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Phá dỡ khuơn Phá khuơn dùng địn rung: - Dùng cho sản xuất nhỏ - Mĩc khuơn lên địn; cho khí nén vào xi lanh rung làm sụp HHLK & vật đúc ra ngồi hịm Sàn rung phá khuơn: - Dùng cho sản xuất lớn - Cĩ thể dùng khí nén hoặc lực lệch tâm để tạo dao động rung 50 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Phá khuơn dạng rung 51 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.2. Phá ruột Sản xuất nhỏ: cạo, đục tay, đục bằng khí nén Sản xuất lớn: thiết bị phá ruột kiểu rung khí nén, thủy lực 52 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10. LÀM SẠCH VẬT ĐÚC 10.1. Cắt bỏ HTR, đậu ngĩt Sản xuất nhỏ, vật đúc nhỏ bằng gang: đập bằng búa Vật đúc vừa và lớn bằng gang: dùng cưa, máy ép Vật đúc bằng thép: dùng máy hàn, ngọn lửa gas-ơxy 53 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10.2. Làm sạch cát & màng oxit trên bề mặt vật đúc Dùng thùng quay: - Dùng cho vật đúc cỡ nhỏ - Cho vật đúc & những mẩu gang vụn vào đầy khoảng 70% thể tích tang - Cho tang quay 30-60 phút với tốc độ 20- 30 vịng/phút - Ồn 54 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Thiết bị bắn bi (Dạng mâm xoay) 55 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Thiết bị bắn bi (Dạng băng tải vơ tận) 56 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ