Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 3: Vật liệu và hỗn hợp làm khuôn cát - Nguyễn Ngọc Hà

t dính: có tác dụng liên kết các hạt cát lại  tạo độ bền cho khuôn Chất phụ gia: những chất được sử dụng với lượng nhỏ để bổ sung một số tính chất cho HHLK PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3 2. VAI TRÕ CỦA HHLK Trong quá trình đúc, HHLK tiếp xúc với KL lỏng và VĐ dần được hình thành  HHLK tham gia vào các quá trình phức tạp của các tương tác nhiệt, nhiệt hóa, hóa lý, khí Những quá trình này tác động đến các tính chất của VĐ, cụ thể: 4 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2. VAI TRÕ CỦA HHLK 1. Nếu HHLK chịu được nhiệt độ cao của KL lỏng  ngăn ngừa cháy dính cát nhiệt 2. Nếu ở nhiệt độ cao, HHLK không phản ứng hóa học với KL lỏng, oxit KL, khí trong KL  ngăn ngừa cháy dính cát nhiệt hóa 3. Nếu HHLK có đủ độ xốp  bảo đảm thoát khí  tránh các khuyết tật khí 4. HHLK là môi trường truyền nhiệt từ VĐ ra môi trường bên ngoài  HHLK quyết định tốc độ nguội VĐ  cấu trúc HK đúc 5 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3. NHỮNG TÍNH CHẤT CẦN CÓ CỦA HHLK 3.1. Tính dẻo Để tạo hình dáng VĐ rõ nét, chính xác Tính dẻo phụ thuộc: - Tỉ lệ nước-sét, cát- sét (khuôn cát-sét) - Sử dụng các chất dính đặc biệt - Độ hạt của cát khuôn 6 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.2. Độ bền HHLK phải đủ bền để không bị phá hủy trong quá trình làm khuôn, vận chuyển, rót khuôn Độ bền phụ thuộc: - Độ ẩm của HHLK (khuôn cát – sét) - Loại và hàm lượng chất dính - Độ đầm chặt khi làm khuôn - Độ hạt, thành phần độ hạt và hình dạng hạt của cát làm khuôn 7 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.3. Độ chịu nhiệt Khả năng làm việc ở nhiệt độ cao mà không bị thay đổi tính chất của HHLK Độ chịu nhiệt phụ thuộc: - Loại cát làm khuôn - Bản chất và hàm lượng chất dính - Độ hạt và hình dạng hạt của cát làm khuôn 8 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.4. Độ thông khí Khả năng cho khí thoát ra ngoài qua HHLK Độ thông khí phụ thuộc: - Thành phần HHLK - Độ hạt, thành phần độ hạt và hình dạng hạt của cát làm khuôn - Độ đầm chặt khuôn 9 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3.5. Tính lún Khả năng co bóp của HHLK  cho phép VĐ co dãn khi đông đặc  khuôn và vật đúc không bị nứt Tính lún phụ thuộc: - Loại chất dính - Hàm lượng chất dính - Các chất phụ gia (thí dụ: cho mùn cưa vào HHLK sẽ làm tăng tính lún) 10 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4. CÁT LÀM KHUÔN 4.1. Mở đầu Chiếm khoảng 80-98% khối lượng HHLK Tên gọi chung của các vật liệu chịu nhiệt dạng hạt có kích thước 0,016-2mm 11 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.1. Mở đầu Các tính chất quan trọng nhất: - Thành phần hóa học - Kích thước và hình dạng hạt - Nhiệt độ nóng chảy - Độ dãn nở nhiệt - Tỉ trọng chất đống PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 12 4.2. Cát thạch anh 4.2.1. Nguồn gốc Là trầm tích của nham thạch, được tạo thành do sự lắng đọng liên tiếp của các sản phẩm khoáng chất Khai thác mỏ bằng phương pháp lộ thiên Nếu cát lẫn nhiều tạp chất hoặc thành phần hạt không đều  phải làm giàu cát 13 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.2. Thành phần khoáng vật Thạch anh: là khoáng vật chính - SiO2 - = 2,5-2,8 kg/dm3 - Tnc  1680 – 1713 0C - Màu phụ thuộc các tạp chất: xám, vàng, đen - Khi nung nóng có chuyển biến thù hình kèm sự thay đổi thể tích: 573, 870, 11700C 14 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.2. Thành phần khoáng vật Fenspat: - MeO.Al2O3.6SiO2 (Me: K,Na) -Tnc=1170-1550 0C Mica: - K2O.3Al2O3.6SiO2.H2O - Tnc= 1150-1400 0C Các oxit sắt: hematit (Fe2O3), manhetit (FeO.Fe2O3), ilmenit (FeO.TiO2) Các hydroxit sắt 15 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.2. Thành phần khoáng vật Các cacbonat: - Manhezit (MgCO3), CaCO3 - Tnc= 500-900 0C Các muối: NaCl, KCl Sét  Cát cần có độ sạch cao về SiO2 để đảm bảo độ chịu nhiệt PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16 4.2.3. Thành phần độ hạt Độ hạt và phân bố độ hạt của cát ảnh hưởng đến chất lượng VĐ: - Cát hạt to: độ chịu nhiệt cao; dễ cháy dính cát cơ học; chất lượng bề mặt VĐ kém; độ thông khí của khuôn cao - Cát quá mịn: bề mặt VĐ bóng hơn; độ thông khí khuôn kém  VĐ dễ bị rỗ khí - Cát có độ hạt tập trung: độ thông khí của khuôn cao - Cát có độ hạt phân tán: độ thông khí của khuôn kém 17 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.3. Thành phần độ hạt Quy ƣớc: - Hạt có kích thước <22m: bùn - Hạt có kích thước trong khoảng 22m- 3mm: cát Thường dùng bộ rây tiêu chuẩn để đánh giá độ hạt của cát làm khuôn DIN: bộ rây tiêu chuẩn gồm 12 rây với kích thước (mm): 2,5; 1,6; 1,0; 0,63; 0,4; 0,315; 0,2; 0,16; 0,1; 0,063; 0,05; đáy 18 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ a.Phƣơng pháp xác định thành phần độ hạt (Xem TN CN đúc) Cho 50 (hoặc 100) gram cát đã loại bùn và đã sấy lên rây trên cùng Rung máy 15 phút Cân lượng cát trên mỗi rây Tính toán tỉ lệ % cát trên mỗi rây Nhóm cát cơ bản được xác định theo tổng lượng cát lớn nhất nằm trên 3 rây liên tiếp Kích thước rây giữa: độ hạt của cát 19 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Ký hiệu cát khối lượng nhóm cát cơ bản ≥ 70%: cát tập trung khối lượng nhóm cát cơ bản < 70%: cát phân tán (Về đọc trong Thí nghiệm công nghệ đúc) 20 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ c. Sử dụng cát theo nhóm hạt cơ bản Đúc thép: 02; 0315; 04 Đúc gang: 016; 02; 0315 Đúc kim loại màu: 01; 016; 02 21 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.4. Hình dạng hạt cát Hình dạng hạt cát được xác định dựa trên tính góc cạnh và độ cầu của hạt Dùng kính hiển vi độ phóng đại thấp quan sát hạt cát rồi so sánh với bảng chuẩn Cát làm khuôn tốt có hạt cát tròn với mức độ cầu tương đối trở lên Cát hạt tròn cho tính chảy tốt, thông khí tốt, độ bền cao, cần lượng chất dính ít 22 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Bảng chuẩn về hình dạng hạt cát 23 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.2.5. Nhƣợc điểm của cát thạch anh 1. Độ dãn nở nhiệt cao  sai lệch kích thước vật đúc 2. Tính chịu nhiệt không cao  dễ cháy dính cát nhiệt, nhất là khi đúc thép 3. Dễ tương tác nhiệt hóa với một số hợp kim (chứa nhiều Mn, Mg ) 24 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3. Cát Silicat Zircon (ZrSiO4) 4.3.1. Đặc điểm Độ chịu nhiệt cao (Tnc=2400 0C); trơ với các oxit KL  hạn chế cháy dính cát Tỉ trọng cao (4,7), độ dẫn nhiệt cao  VĐ nguội nhanh hơn so với khi dùng cát thạch anh Hệ số dãn nở nhiệt thấp  hạn chế các khuyết tật do dãn nở khuôn 25 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.3.2. Phạm vi sử dụng Dùng làm VLLK hoặc cát mặt cho những VĐ bằng HK có nhiệt độ nóng chảy cao Được dùng với các chất dính đặc biệt để đúc các VĐ yêu cầu cao về chất lượng “Vật làm nguội” cho phần VĐ cần nguội nhanh Đắt tiền  quan tâm tái sử dụng 26 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.4. Cát olivin (Mg2SiO4) Tnc= 1750-1830 0C Độ dãn nở nhiệt khá thấp Hình dạng hạt khá góc cạnh  cần nhiều chất dính Dùng đúc thép Mn, HK màu 27 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4.5. Cát Cromit (FeCr2O4) Tnc= 1600-1850 0C Tỉ trọng cao (4,5), độ dẫn nhiệt cao  VĐ nguội nhanh Hệ số dãn nở nhiệt thấp  hạn chế các khuyết tật do dãn nở khuôn Dùng làm cát mặt trong đúc thép; yêu cầu tính dẫn nhiệt cao 28 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5. CHẤT DÍNH 5.1. Yêu cầu Dễ phân bố đều lên bề mặt hạt cát  thuận lợi cho việc chuẩn bị HHLK, giảm lượng chất dính Độ bền riêng cao để giảm lượng chất dính Không tác dụng hóa học với cát và mẫu Sinh khí ít, hút ẩm thấp Giữ được tính chất trong thời gian dài, dễ bảo quản  Ít ô nhiễm môi trường, ít độc hại; Rẻ tiền, dễ tìm 29 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.2. Phân loại Theo nguồn gốc: có sẵn trong tự nhiên (sét), tổng hợp (nhựa, nước thủy tinh ) Theo thành phần hóa học: - Vô cơ: sét, nước thủy tinh Thường chịu được nhiệt độ cao nên thường dùng làm hỗn hợp cát mặt - Hữu cơ: nhựa, dextrin ...Không chịu được nhiệt độ cao, dễ phân hủy  dễ phá khuôn và ruột 30 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.2. Phân loại Theo đặc điểm đông rắn: - Thuận nghịch: sét, mật mía Sau khi nung, để nguội hoặc có chất hòa tan tác dụng sẽ khôi phục lại tính chất ban đầu - Không thuận nghịch: nhựa tổng hợp, nước thủy tinh Khi bị nung sẽ xảy ra những biến đổi hóa học phức tạp, khi nguội không hồi phục những tính chất ban đầu - Trung gian: dextrin 31 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3. Sét làm khuôn 5.3.1. Khái niệm Sét: tên gọi chung chỉ đất chứa các nhóm khoáng alumo-silicat ngậm nước có cấu trúc lớp với độ phân tán cao; khi trộn với nước có tính dẻo dính Nguồn gốc: là sản phẩm phân hủy tự nhiên của nham thạch có độ hạt <0,02mm Sét là chất dính vô cơ, đông rắn thuận nghịch 32 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.2. Các nhóm sét a. Nhóm caolinit Al2O3.2SiO2.2H2O:nhôm silicat ngậm nước Tnc= 1750-1787 0C Các chuyển biến khi nung: - 100-1400C: mất nước ẩm - 350-5820C: mất nước kết tinh - 5820C: chuyển thành meta caolinit (Al2O3.SiO2): mất tính dính kết - 900-10500C: meta caolinit bị phân hủy  Al2O3 và SiO2 vô định hình - 1200-12800C: Al2O3 và SiO2 tự do tạo thành khoáng Al2O3.2SiO2 33 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Nhóm mônmôrilônit Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O Trong MTT: một phần Al3+ có thể bị thay thế bằng Mg2+; còn Si2+ thay bằng Al3+  các hạt sét mang điện tích Thành phần hóa học luôn thay đổi Tnc= 1250-1300 0C Các chuyển biến khi nung: - 100-1500C: mất nước ẩm - 500-7000C: mất nước kết tinh - 6000C: mất khả năng trương nở - 735-9000C: biến thành chất vô định hình 34 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.3. Sét dùng trong ngành đúc a. Sét bentonit Thành phần khoáng chính: mônmôrilônit Thành phần hóa học: (Na,Ca)(Al,Mg)6(Si4O10)3(OH)6.nH2O Màu: trắng, vàng, xanh xám Trương nở mạnh trong nước, dính kết cao Khi chứa nhiều Ca2+: sét bentonit canxi Khi chứa nhiều Na+: sét bentonit natri 35 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ a. Sét bentonit Khuôn cát-sét tươi dùng bentonit natri: độ bền nén tươi trung bình, độ bền nén khô cao: thường dùng cho đúc thép; khó phá khuôn Khuôn cát-sét tươi dùng bentonit canxi: độ bền nén tươi khá cao, độ bền nén khô thấp: VĐ dễ bị cháy dính cát, bọng cát Sét bentonit canxi có thể chuyển thành sét bentonit natri bằng cách hoạt hóa sét bằng sô đa 36 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Sét cao lanh Thành phần khoáng chính: caolinit Màu: trắng, xám, vàng đỏ, màu gạch Khả năng trao đổi ion kém Trương nở, dính kết kém hơn nhiều so với sét bentonit. Hiện ít được sử dụng trong công nghệ khuôn cát - sét 37 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.4. Cơ chế đóng rắn của sét Trộn sét với nước, do kích thước các hạt sét nhỏ  tạo hệ keo sét-nước Cấu trúc keo sét-nƣớc: - Những hạt SiO2 ở giữa - Xung quanh: những hạt SiO2 được hydrat hóa tạo SiO4 4- theo phản ứng: SiO2 + H2O  H2SiO4  SiO4 4- + 4H+  Bề mặt keo không trung hòa điện tích Trong những điều kiện thích hợp, các hạt keo liên kết lại tạo thành gel Khi nung, gel mất nước sẽ đông rắn 38 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.5. Các tính chất công nghệ a. Độ hạt Cùng loại sét, độ hạt càng mịn  sét càng dẻo  khả năng dính kết càng cao Chia làm 3 nhóm theo độ hạt: - Hạt thô: 0.005-0,022mm - Hạt mịn: 0,001-0,005mm - Hạt rất mịn: <0,001mm 39 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Độ trƣơng nở Khả năng tăng thể tích sét khi hút nước Độ trương nở càng lớn  sét càng dẻo  khả năng dính kết càng cao Độ trương nở của sét bentonit cao hơn rất nhiều so với sét caolanh 40 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.6. Phân loại và ký hiệu sét Xem “TN công nghệ đúc” 41 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.3.7. Đặc điểm và phạm vi sử dụng a. Ƣu điểm Độ bền tươi khá Có tính thuận nghịch Không độc hại Rẻ, dễ tìm 42 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Nhƣợc điểm Độ bền khô không cao Độ bền còn lại cao Tính in hình kém Dễ sinh rỗ khí Sinh nhiều bụi khi phá dỡ khuôn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 43 c. Đặc điểm và phạm vi sử dụng Sét là chất dính cần nước Tỉ lệ nước:sét thích hợp: - Bentonit: 1:1 - Caolanh: 1:2 Phạm vi sử dụng Sét bentonit: ??? Sét caolanh: ??? 44 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4. Nƣớc thủy tinh (NTT) 5.4.1. Khái niệm NTT là dung dịch nước của các silicat Công thức hóa học: R2O.mSiO2.nH2O R: Na, K, Li; trong sản xuất đúc: R: Na Chế tạo: - Nấu chảy cát thạch anh với xút hoặc natri sunfat ở 1400-15000C - Hòa tan trong nồi hấp thu được nước thủy tinh có = 1,45-1,55 45 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.2. Mô đun M của NTT Mô đun là tỉ số giữa số mol SiO2 và Na2O: M= số mol SiO2 / số mol Na2O M= 1,032 x %SiO2 / %Na2O 46 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.4.2. Mô đun M của NTT Để giảm M: cho NaOH vào NTT: Na2O.mSiO2 + nNaOH  (1+ n/2)Na2O.mSiO2 + n/2 H2O Để tăng M: dùng NH4Cl: Na2O.mSiO2 + 2NH4Cl  nSiO2 + 2NaCl +2NH3 +H2O PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 47 5.4.3. Phạm vi sử dụng Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đúc cho các công nghệ: - Công nghệ cát-NTT-CO2 - Công nghệ cát-NTT chảy lỏng tự đông rắn - Công nghệ khuôn mẫu chảy Thường dùng đúc gang, thép 48 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5.5. Nhựa tổng hợp Nhựa là chất dính hữu cơ được tổng hợp từ các sản phẩm hóa học của CN chế biến than đá, dầu mỏ, các nguyên liệu chứa xenlulo: tre, gỗ Chất dính đông rắn không thuận nghịch Bao gồm: phenol formaldehyt, urea formaldehit, furan Sử dụng trang các công nghệ: khuôn vỏ mỏng bằng cát nhựa, công nghệ furan, công nghệ Alphaset 49 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6. CHẤT ĐÔNG RẮN Những chất tạo sự đông rắn cho chất dính Có thể là vô cơ, hữu cơ; có thể ở trạng thái khí, lỏng, rắn Được đưa vào trong quá trình chế tạo HHLK hoặc trong quá trình chế tạo khuôn NTT: Fe-Si, cement, xỉ lò, CO2 Cement: nước Nhựa: khí SO2, các muối axit, các axit hữu cơ và vô cơ 50 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7. CHẤT PHỤ GIA Là những chất cho vào HHLK để cải thiện một số tính chất công nghệ của HHLK Có thể ở trạng thái rắn hoặc lỏng 51 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7.1. Phụ gia cho HHLK cát-sét Chất phụ gia Tăng bền Dễ phá khuôn Tăng co bóp Lƣợng dùng, % NTT x 0,5-1,0 Dextrin x x x <3 Mật mía x x x <3 Mùn cưa x x <3 Bột than x x <5 52 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7.2. Phụ gia cho HHLK cát-NTT Chất phụ gia Tăng bền Dễ phá khuôn Tăng co bóp Lƣợng dùng, % Sét x <6 Xỉ luyện thép x <3 Mật mía x x <3 Mùn cưa x x <3 Bô xít x <3 53 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8. HỖN HỢP LÀM KHUÔN 8.1. Phân loại 8.1.1. Theo công dụng Hỗn hợp cát áo (cát mặt): nằm sát VĐ  yêu cầu cao, đặc biệt là độ chịu nhiệt Hỗn hợp cát đệm: nằm bên ngoài, có tác dụng tăng bền cho khuôn. Yêu cầu cao về độ thông khí 54 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.1.2. Theo chất dính HHLK cát-sét HHLK cát-nước thủy tinh HHLK cát-nhựa 8.1.3. Theo bản chất đông rắn Hỗn hợp tươi Hỗn hợp đông rắn nóng Hỗn hợp đông rắn nguội 55 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.1.4. Theo trạng thái Hỗn hợp rời rạc Hỗn hợp dẻo Hỗn hợp lỏng 8.1.5. Theo hợp kim đúc Hỗn hợp đúc HK nhôm Hỗn hợp đúc gang Hỗn hợp đúc thép PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 56 8.2. Các tính chất của HHLK 8.2.1. Các tính chất cơ học a. Độ bền  Khả năng chống lại tác dụng của ngoại lực  Các loại độ bền: - Độ bền nén tươi, khô - Độ bền cắt tươi, khô - Độ bền uốn khô - Độ bền kéo khô 57 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Độ bền bề mặt Độ cứng: - Khả năng chống lại biến dạng bề mặt do tải trọng đặt lên. Xác định bằng cứng kế - Độ cứng tươi: mũi đo: bi thép - Độ cứng khô: mũi đo: dao hình côn Độ chống rã: khả năng chống lại lực trượt trên bề mặt PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 58 8.2.2. Các tính chất công nghệ 1. Tính tạo hình: khả năng tạo được hình dạng nhất định dưới tác dụng của lực biến dạng 2. Tính chảy: khả năng điền đầy khuôn của hỗn hợp. Độ chảy càng cao thì công đầm chặt càng giảm 3. Tính chịu co bóp: khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi bị nén 59 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.2.2. Các tính chất công nghệ 4. Tính dính bám: khả năng dính bám của hỗn hợp vào mẫu 5. Tuổi xuân: khả năng giữ được tính chất của hỗn hợp kể từ thời điểm chế tạo nó 6. Độ thông khí: khả năng cho khí đi qua 60 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.2.2. Các tính chất công nghệ 7. Tính hút ẩm: khả năng hút ẩm từ môi trường 8. Độ sinh khí: khả năng sinh khí của hỗn hợp trong một điều kiện nhất định 9. Tính phá dỡ: khả năng loại bỏ hỗn hợp ra khỏi khuôn đúc, vật đúc PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 61 Ghi chú Các tính chất yêu cầu phải cao: độ chịu nóng, độ bền, độ thông khí, tính in hình, tính chịu co bóp, tính phá dỡ, tính chịu co bóp, tính chảy ..,  Các tính chất yêu cầu phải thấp: độ sinh khí, tính hút ẩm, tính dính bám 62 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến các tính chất của HHLK 8.3.1. Cát làm khuôn Cát có c, ,  lớn  khả năng lấy nhiệt của khuôn từ vật đúc cao Thành phần độ hạt, hình dạng hạt cát: - Cát hạt lớn  độ thông khí, độ chịu nhiệt cao - Cát hạt tròn: độ chảy, độ bền, độ thông khí, độ chịu nhiệt cao - Cát có cỡ hạt tập trung: độ thông khí cao 63 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.3.2. Chất dính Bản chất chất dính, hàm lượng chất dính ảnh hưởng đến nhiều tính chất của HHLK Tăng hàm lượng chất dính  độ bền, độ sinh khí tăng; độ chịu nhiệt, độ thông khí giảm 64 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.3.3. Chất đông rắn Chất đông rắn ảnh hưởng chủ yếu đến tuổi xuân và độ bền của HHLK Hàm lượng chất đông rắn tăng  tuổi xuân của HHLK giảm PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 65 8.4. Quy trình chế tạo HHLK 8.4.1. Chuẩn bị vật liệu a. Chuẩn bị cát Cát mới: nhà cung cấp đã tuyển và phân loại độ hạt 66 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ a. Chuẩn bị cát Cát cũ: phải tái sinh: - Phƣơng pháp khô: đập  sàng  phân li bằng từ - Phƣơng pháp ƣớt: đập  sàng  phân li bằng từ  rửa  phân cấp hạt - Phƣơng pháp nhiệt: nung  đập  sàng  phân li bằng từ 2 phương pháp đầu: HHLK cát-sét; Phương pháp nhiệt: các HHLK khác 67 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ b. Chuẩn bị chất dính Sét: nhà cung cấp đã xử lý và đóng bao theo quy cách NTT: điều chỉnh lại Modun và khối lượng riêng cho phù hợp 68 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8.4.2. Trộn HHLK Có thể sử dụng máy trộn làm việc theo chế độ liên tục hoặc chu kỳ Hỗn hợp cát-sét: máy trộn con lăn Hỗn hợp cát-dầu, cát nhựa: máy trộn cánh Hỗn hợp cát-NTT: cả 2 loại máy 69 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Máy trộn con lăn Máy trộn con lăn theo chu kỳ 1 – Lưỡi cày; 2 – Con lăn Máy trộn con lăn liên tục 1 – Phễu; 2 – Thùng chứa; 3 – Lưỡi cày; 4 – Con lăn PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 70 Máy trộn cánh từng mẻ 1-Nắp trên; 2-Vỏ máy; 3-Motor; 4-Hộp số; 5-Gờ làm vỡ HHLK bị vón cục; 6 -Cánh khuấy; 7-Cửa tháo liệu PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 71 Máy trộn cánh liên tục PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 72 Quy trình trộn khô HHLK cát-sét Cho cát mới + cát tái sinh vào máy, trộn đều 2-5 phút Cho tiếp sét vào, trộn 5-10 phút Cho nước vào, trộn 5-10 phút Cho phụ gia vào, trộn 2-5 phút Ủ HHLK đã trộn 8-12 giờ Đánh tơi HHLK PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 73 Quy trình trộn ƣớt HHLK cát-sét Trộn sét + nước thành dạng huyền phù; ủ 6-12 giờ Trộn khô cát mới và cát tái sinh 2-5 phút Cho huyền phù sét vào, trộn 10-20 phút Cho phụ gia vào, trộn 2-5 phút PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 74 Quy trình trộn HHLK cát-NTT cho công nghệ CO2 Trộn khô cát mới và cát tái sinh 2-5 phút Cho tiếp sét vào, trộn 5-10 phút Cho NTT vào, trộn 5-7 phút Cho phụ gia vào, trộn 2-5 phút PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 75 Quy trình trộn HHLK cát-NTT cho HHLK tự đông rắn Phƣơng pháp 1 - Trộn cát đã tái sinh + cát mới - Trộn ½ cát + NTT - Trộn ½ cát + chất đông rắn - Trộn chung tất cả với phụ gia Phƣơng pháp 2 - Trộn cát đã tái sinh + cát mới - Trộn cát + NTT - Trộn với phụ gia - Trộn với chất đông rắn Phƣơng pháp 3 - Cát  chất đông rắn  phụ gia  NTT PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 76 9. CHẤT SƠN KHUÔN 9.1.Tác dụng của chất sơn khuôn 1. Chống cháy dính cát 2. Tăng độ nhẵn bề mặt của vật đúc 3. Tăng bền bề mặt cho khuôn và ruột 4. Hợp kim hóa lớp bề mặt vật đúc 77 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.2. Phân loại Theo dung môi: - Sơn nước: dung môi hòa tan là nước - Sơn không nước: dung môi hòa tan là cồn, aceton Theo công dụng: - Sơn cho đúc gang - Sơn cho đúc thép - Sơn cho đúc HK màu 78 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.3.Thành phần chất sơn khuôn 1. Chất sơn 2. Chất dính 3. Chất ổn định 4. Dung môi 5. Các chất phụ gia 79 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.3.1. Chất sơn Là vật liệu chịu lửa dạng bột Là thành phần cơ bản và quyết định các tính chất của sơn Chất sơn vô cơ (thường là các oxit KL): bột thạch anh, bột zircon, bột manhezit Chất sơn hữu cơ: bột than đá, than gỗ, graphite (thường dùng cho đúc gang) 80 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.3.2. Chất dính Thường chiếm tỉ lệ nhỏ Có tác dụng cho sơn dính bám bền lên bề mặt khuôn Yêu cầu: độ bền riêng cao, độ sinh khí nhỏ, không bị rộp xốp khi sấy Thường dùng: sét, NTT, mật mía, nước bả giấy, dextrin 81 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.3.3. Chất ổn định Làm chậm tốc độ lắng của chất sơn do sự tạo thành các hạt keo làm tăng độ nhớt dung dịch Sét bentonite, dextrin, keo cao su 82 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.3.4. Dung môi Tạo môi trường cho hệ huyền phù-sơn Dung môi nước: sơn khuôn xong phải sấy khuôn Dung môi không nước: không cần sấy: benzen, aceton, rượu công nghiệp 83 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.3.5. Các chất phụ  Tạo cho sơn có những tính chất đặc biệt 1. Nhóm 1: làm tăng khả năng tách lớp cháy cát hóa học khỏi vật đúc: NaCl, CaCl2, NH4Cl 2. Nhóm 2: là những chất oxy hóa để chống cháy dính cát cơ học: hỗn hợp V2O5 + Na2SO4 3. Nhóm 3: làm tăng khả năng liên kết của sơn với bề mặt khuôn: KMnO4, H3PO4, K2Cr2O7 4. Nhóm 4: Nâng cao tính ổn định của sơn: mật mía, nước bả giấy 5. Nhóm 5: bảo quản các chất hữu cơ trong sơn: formalin, axit xalixilic 84 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.4. Quy trình chế tạo sơn Nghiền mịn hạt sơn Sấy khô chất sơn Sàng chất sơn để đạt độ mịn cần thiết Khuấy trong thùng khuấy 85 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9.5. Sơn khuôn Sơn bằng chổi - Dùng chổi mềm - Chỉ sơn một chiều - Khó sơn đều Sơn nhúng: nhúng ruột vào thùng sơn Sơn phun: dùng thiết bị phun; đồng đều, sơn dính tốt 86 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ