CHƢƠNG 4
MỘT SỐ
PHƢƠNG PHÁP ĐÚC
PHẦN 6
ĐÚC TRONG KHUÔN
VỎ MỎNG BẰNG CÁT NHỰA
1 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Từ khóa
• Shell mold
• Shell mold casting
2 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
1. MỞ ĐẦU
Bắt đầu sử dụng từ thập niên 50 của thế
kỷ 20
Chất dính trong HHLK là nhựa hữu cơ,
được tổng hợp từ dầu mỏ, than đá và các
chất có chứa xenlulo (tre, gỗ, rơm )
Khả năng dính kết của nhựa rất cao
thành khuôn có thể mỏng mà vẫn bảo
đảm độ bền khuôn
3 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.
53 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 141 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Công nghệ đúc - Chương 4: Một số phương pháp đúc (Phần 6) - Nguyễn Ngọc Hà, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
VẬT LiỆU & HHLK CÁT NHỰA
Vật liệu chịu lửa
Chất dính (nhựa)
Các chất phụ gia: chất phụ gia đông rắn,
chất tách mẫu
4 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.1. Vật liệu chịu lửa
2.1.1. Cỡ hạt
Đối với cát thạch, nên dùng cỡ hạt: 0075,
01, 016, 02
Nên dùng cát có độ hạt phân tán vì:
- Các hạt cát sẽ đạt nhiệt độ chuyển biến
thù hình ở các thời điểm khác nhau
giảm sự thay đổi đột ngột về thể tích
khuôn
- Không cần quan tâm đến độ thông khí
5 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.1.2.Thành phần hóa học của cát
Yêu cầu cao về TPHH vì các tạp chất làm
giảm mạnh độ bền khuôn
oxit kiềm, kiềm thổ < 0,5%
Sét làm giảm độ bền của khuôn lượng
sét < 1%
Hàm lượng nước trong cát cũng làm giảm
độ bền khuôn
6 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
2.2. Nhựa
Tham khảo: “ Các p/p và công nghệ đúc
đặc biệt”
7 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3. CÁT NHỰA ĐÔNG RẮN NÓNG
3.1. Mở đầu
Chất dính: nhựa đông rắn nóng: phenol
formaldehyt, ure formaldehyt, furan Đây
đều là những loại nhựa đông rắn nóng và
không thuận nghịch
Độ bền của HH cát - nhựa đông rắn nóng
rất cao Công nghệ đúc trong khuôn vỏ
mỏng
8 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2. Đặc điểm
3.2.1. Ƣu điểm
HHLK có độ linh động cao khuôn sắc
nét độ chính xác vật đúc cao
Do không cần quan tâm đến độ thông khí
cho phép cát làm khuôn cỡ hạt nhỏ
độ bóng bề mặt vật đúc cao
Khi rót khuôn: nhựa phân hủy tạo lớp
khí mỏng trên bề mặt khuôn: bảo vệ vật
đúc khỏi cháy dính cát
9 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2.1. Ƣu điểm
Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình
Có thể bảo quản khuôn, ruột lâu dài do
tính không hút ẩm của hỗn hợp
Giảm lượng HHLK
10 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2.2. Nhƣợc điểm
Giá thành của hỗn hợp cát nhựa cao
Giá thành bộ mẫu tương đối cao
Độ sinh khí cao vật đúc dễ bị rỗ khí;
phải tăng cường thông gió và xử lý khí
thải cho xưởng
Mức độ ô nhiễm tương đối cao
Khối lượng và kích thước vật đúc bị hạn
chế
11 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2.3. Phạm vi sử dụng
Đúc các vật đúc nhỏ
(0,5 – 100 kg), thành
không quá dày, sản
lượng đúc phải tương
đối lớn
Vật đúc đạt độ bóng bề
mặt cấp 4 đến 6; cấp
chính xác 5 – 8
Chế tạo ruột nhỏ, phức
tạp, ruột vỏ mỏng
12 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2.3. Phạm vi sử dụng
13 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.2.3. Phạm vi sử dụng
14 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3. Các phƣơng pháp chuẩn bị
HHLK cát nhựa
3.3.1. Hỗn hợp cơ học
Nhựa ở dạng bột hoặc vẫy nằm lẫn cơ
học giữa các hạt cát
Dễ bị phân lớp do chênh lệch lớn về khối
lượng riêng giữa cát và nhựa
15 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Phƣơng pháp chế tạo
Sấy cát; sàng; cho vào máy trộn con lăn
Cho chất làm ướt vào (thường dùng dầu
hỏa); đảo trộn vài phút
Cho bột hoặc vẫy nhựa vào; trộn 8-10
phút
Lƣu ý: máy trộn phải có nắp và trang bị
hệ thống hút bụi
16 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.3.2. Hỗn hợp bao phủ
Nhựa bao quanh hạt cát thành một màng
mỏng
Chất lượng cao hơn hỗn hợp cơ học về
độ bền, độ thông khí, độ chảy
Có nhiều phương pháp chế tạo: phương
pháp hồ nguội, phương pháp hồ nóng
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17
3.3.2. Hỗn hợp bao phủ
Chế tạo bằng phƣơng pháp hồ nguội
Hòa tan bột nhựa vào các dung môi dễ
bay hơi (cồn, aceton )
Sấy cát, để nguội; cho vào máy trộn con
lăn (có hệ thống thổi không khí và thoát
khí)
Cho dung môi đã hòa tan nhựa vào, trộn
đều với cát để các hạt cát được phủ đều
một lớp nhựa
18 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4.Các tính chất của HH cát nhựa
3.4.1. Độ bền
Độ bền của HH cát nhựa đƣợc đánh giá:
- Thử bền uốn bằng mẫu 130x20x10mm
- Thử bền kéo mẫu số 8 dày 10mm
Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền:
- Độ sạch bề mặt, hình dạng, độ hạt của cát
- Hàm lượng nhựa trong hỗn hợp
- Phương pháp chuẩn bị hỗn hợp
- Trạng thái nhiệt
19 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.4.2. Độ thông khí
HH cát nhựa có độ thông khí cao (cao hơn
khuôn cát sét 10 – 20 lần
Độ thông khí phụ thuộc:
- Lượng chất dính
- Phương pháp chuẩn bị hỗn hợp
- Chiều dày vỏ khuôn
20 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5. Các phƣơng pháp chế tạo
khuôn vỏ mỏng
Phương pháp thùng lật (phương pháp
Croning, phương pháp C)
Phương pháp thùng cố định
Phương pháp thổi cát bằng tấm viền
(phương pháp Dietert, phương pháp D)
21 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.1. Phƣơng pháp Croning
1. Làm sạch và sơn tấm mẫu; nung nóng
tấm mẫu ở 200-3000C; kẹp chặt tấm
mẫu vào thùng lật có chứa HH cát nhựa
2. Quay thùng và tấm mẫu 1800. Giữ HH
trên tấm mẫu 30-60s. Do tác dụng nhiệt,
nhựa biến mềm và kết dính các hạt cát
tạo thành một lớp vỏ tương đối cứng
22 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.1. Phƣơng pháp Croning
3. Quay thùng cùng tấm mẫu về vị trí ban
đầu. Hỗn hợp cát nhựa chưa biến mềm
rơi trở xuống thùng. Đưa tấm mẫu cùng
nửa khuôn vỏ ra khỏi thùng
23 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.1. Phƣơng pháp Croning
4. Cho tấm mẫu cùng vỏ khuôn vào lò ở 300-
4000C trong 1-3 phút. Nhựa trùng hợp và đi
vào trạng thái rắn không thuận nghịch, tạo
cho khuôn vỏ độ bền cuối cùng
5. Tách khuôn vỏ khỏi mẫu nhờ hệ thống chốt
đẩy
24 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.1. Phƣơng pháp Croning
6. Thực hiện tương tự để chế tạo nửa
khuôn vỏ thứ hai. Ghép 2 nửa khuôn; cho
vào thùng, lèn chặt; rót khuôn
7. Vật đúc
25 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.1. Phƣơng pháp Croning
26 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.1. Phƣơng pháp Croning
27 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.2.Phƣơng pháp thùng cố định
1. Trục quay
2. Hỗn hợp cát nhựa
3. Tấm mẫu
4. Hộp
5. Hỗn hợp cát nhựa
6. Bunke
7. Gầu
8. Cơ cấu tải gầu
28 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.3. Phƣơng pháp tấm viền
Hỗn hợp được thổi
vào khuôn
29 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.5.4. Phƣơng pháp thổi cát bằng
màng cao su
30 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Tấm mẫu và khuôn vỏ
31 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Tấm mẫu và sản phẩm
32 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.6. Các phƣơng pháp chế tạo
ruột cát nhựa
Ƣu điểm của việc dùng ruột vỏ mỏng
bằng cát nhựa:
- Độ bóng bề mặt, độ chính xác về kích thước
cao
- Ruột thoát khí tốt
- Dễ phá ruột
- Giảm đáng khối lượng ruột
- Có thể dùng ruột vỏ mỏng bằng cát nhựa cho
khuôn KL, khuôn cát – sét
33 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.6. Các phƣơng pháp chế tạo
ruột cát nhựa
Phương pháp dùng tấm viền để thổi
Phương pháp dùng màng cao su để thổi
Phương pháp thùng lật
Phương pháp thùng cố định
34 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Phƣơng pháp thùng lật
Phƣơng pháp thùng cố định
35 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Phƣơng pháp dùng tấm viền để thổi
Phƣơng pháp dùng màng cao su để thổi
36 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Kết cấu tấm mẫu
37 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Kết cấu hộp ruột
38 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.7. Một số vấn đề về thiết kế đúc
3.7.1. Tính công nghệ trong kết cấu
vật đúc
Tránh những phần mỏng và nhô cao của
vật đúc
Tránh những đường cắt nhau thẳng đứng
Chiều dày tối thiểu của thành vật đúc: HK
nhôm: 2mm; gang: 3mm
Đường kính nhỏ nhất lỗ đúc không dùng
ruột: 5mm cho V Đ thành dày 10-12mm
Lượng dư gia công: 1-3mm
39 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.7.2.Vật liệu chế tạo mẫu & tấm mẫu
Nguyên tắc: mọi bộ phận của tấm mẫu
(hoặc hộp ruột) làm bằng cùng một loại
vật liệu cùng khả năng tích nhiệt
chiều dày vỏ khuôn đồng đều
40 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.7.2.Vật liệu chế tạo mẫu & tấm mẫu
Gang xám peclit:
- Dùng cho sản xuất loạt
lớn
- Phôi đúc trước khi gia
công thành mẫu và tấm
mẫu nên tiến hành ủ ở
nhiệt độ thấp để khử ứng
suất
- Thường mạ Cr lên bề mặt
làm việc để tăng tuổi thọ
Hợp kim nhôm:
- Cho sản xuất thử
nghiệm, loạt nhỏ,
vừa
- Rẻ, thời gian sử
dụng không cao
41 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.7.3.Lựa chọn vị trí của khuôn khi rót
Mặt phân khuôn đứng:
- Dễ thoát khí khỏi khuôn
- Dễ đặt khuôn vào thùng
chứa
- Dễ bố trí HTR, đậu ngót,
đậu hơi
- Giảm diện tích sản xuất
- Thường sử dụng
42 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.7.3.Lựa chọn vị trí của khuôn khi rót
Mặt phân khuôn ngang:
- Phù hợp với các vật đúc
dạng tấm lớn, cần đặt
đậu ngót cục bộ
- Ít bị cháy dính cát do áp
lực thủy tĩnh của KL
lỏng bé
- Khó bố trí các đường
thoát hơi
- Choán diện tích bố trí
khuôn để rót
43 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.7.4. Hệ thống rót
Nguyên tắc tính toán giống như khi thiết
kế khuôn cát-sét, nhưng tiết diện HTR có
thể lấy nhỏ hơn 20-30%
Do khuôn vỏ có độ bền cao nên khoảng
cách giữa hốc khuôn và các bộ phận của
HTR có thể giảm đi
Chiều dài rãnh dẫn: 10-20mm
44 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.8. Một số vấn đề về công nghệ
3.8.1. Sơn tấm mẫu, hộp ruột
Để khuôn, ruột đã làm xong không bị dính
bám vào tấm mẫu và dễ tách ra, thường
phải dùng các chất sơn tấm mẫu, HR
Thí dụ về vài chất sơn:
- dầu mazut + dầu hỏa
- dung dịch của cao su tổng hợp chịu nhiệt
trong spirit trắng (hoặc benzen)
45 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.8.2. Ráp khuôn vỏ mỏng
Khuôn vỏ mỏng được ráp bằng cách:
- Cặp chặt các nửa khuôn
- Dán các nửa khuôn
Các p/p cặp chặt:
- Bằng bulong
- Bằng má cặp cơ khí
- Bằng má cặp khí nén
46 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.8.2. Ráp khuôn vỏ mỏng
Các p/p dán (tự đọc):
- Dán nóng: 170 – 2000C
- Dán ấm: 600C
- Dán nguội
47 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.8.3. Rót và dỡ khuôn
Rót đứng:
- Khuôn nhỏ (250-350mm): không cần dùng
vật liệu chèn
- Khuôn lớn: phải lèn
- Khuôn được đặt trong thùng hoặc trong
những cơ cấu cặp đặc biệt
Rót ngang:
- Khuôn được đặt trên đệm mềm bằng cát
hoặc HHLK; chú ý dằn khuôn
- Khuôn lớn: cũng phải lèn khuôn
48 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
3.8.3. Rót và dỡ khuôn
Vật liệu lèn: bi thép, gang 2,5-5mm; cát
hạt to; sỏi
Nhiệt độ rót khuôn: thấp hơn 30 – 500C
so với nhiệt độ rót khuôn cát – sét
Dỡ khuôn:
- khuôn sau khi rót được làm nguội trong buồng
thông gió
- Có thể dỡ khuôn bằng sàn rung, băng chuyền
rung, thùng quay
49 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.CÁT NHỰA ĐÔNG RẮN NGUỘI
4.1. Mở đầu
Trộn cát + nhựa
Sử dụng chất xúc tác để đông rắn HHLK
Chất xúc tác: khí, lỏng
50 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.1.1. Ƣu điểm
Không cần nhiệt
Không cần bộ mẫu bằng kim loại
Có khả năng điều chỉnh tốc độ đông rắn
của khuôn
Dễ tái sinh HHLK
Ít ô nhiễm môi trường hơn
51 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.1.2. Nhƣợc điểm
Độ bền kém hơn
Tính hút ẩm cao
Tuổi xuân của hỗn hợp ngắn
Độ nhẵn bề mặt thấp hơn chút ít
52 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
4.2. HH cát nhựa đông rắn nguội
Có 3 loại:
- Đông rắn nhờ thổi khí
- Hỗn hợp tự cứng
- Hỗn hợp chảy lỏng tự cứng
Tham khảo: “ Các p/p và công nghệ đúc
đặc biệt”
53 PGS.TS. NGUYỄN NGỌC HÀ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
bai_giang_cong_nghe_duc_chuong_4_mot_so_phuong_phap_duc_phan.pdf